Izračunajte pKa vrijednosti za kemijske spojeve unosom njihove formule. Bitno za razumijevanje jačine kiselina, pH pufera i kemijske ravnoteže.
Unesite kemijsku formulu za izračunavanje njene pKa vrijednosti. pKa vrijednost ukazuje na snagu kiseline u otopini.
pKa vrijednost je kvantitativna mjera snage kiseline u otopini. To je negativni logaritam baze 10 konstantne disocijacije kiseline (Ka) otopine.
Unesite kemijsku formulu u gornje polje. Kalkulator će prikazati odgovarajuću pKa vrijednost ako je spoj u našoj bazi podataka.
pKa vrednost kalkulator je bitan alat za hemčare, biohemčare, farmakologe i studente koji rade sa kiselinama i bazama. pKa (konstantna disocijacije kiseline) je osnovna osobina koja kvantifikuje snagu kiseline u rastvoru merenjem njene sklonosti da donira proton (H⁺). Ovaj kalkulator vam omogućava da brzo odredite pKa vrednost hemijskog jedinjenja jednostavnim unosom njegove hemijske formule, pomažući vam da razumete njegovu kiselost, predvidite njegovo ponašanje u rastvoru i pravilno dizajnirate eksperimente.
Bilo da proučavate ravnoteže kiselina i baza, razvijate pufer rastvore ili analizirate interakcije lekova, poznavanje pKa vrednosti jedinjenja je ključno za razumevanje njegovog hemijskog ponašanja. Naš kalkulator jednostavan za korišćenje pruža tačne pKa vrednosti za širok spektar uobičajenih jedinjenja, od jednostavnih anorganskih kiselina poput HCl do složenih organskih molekula.
pKa je negativni logaritam (osnova 10) konstante disocijacije kiseline (Ka). Matematički, izražava se kao:
Konstanta disocijacije kiseline (Ka) predstavlja ravnotežnu konstantu za reakciju disocijacije kiseline u vodi:
Gde je HA kiselina, A⁻ je njena konjugovana baza, a H₃O⁺ je hidroksidni jon.
Ka vrednost se izračunava kao:
Gde [A⁻], [H₃O⁺] i [HA] predstavljaju molarne koncentracije odgovarajućih vrsta u ravnoteži.
pKa skala obično se kreće od -10 do 50, pri čemu niže vrednosti označavaju jače kiseline:
pKa vrednost je jednaka pH-u u kojem je tačno polovina molekula kiseline disocirana. Ovo je kritična tačka za pufer rastvore i mnoge biohemijske procese.
Naš pKa kalkulator je dizajniran da bude intuitivan i jednostavan za korišćenje. Pratite ove jednostavne korake da odredite pKa vrednost vašeg jedinjenja:
Kalkulator pruža:
Za poliprotne kiseline (one sa više disocijabilnih protona), kalkulator obično prikazuje prvu disocijacionu konstantu (pKa₁). Na primer, fosforna kiselina (H₃PO₄) ima tri pKa vrednosti (2.12, 7.21 i 12.67), ali će kalkulator prikazati 2.12 kao primarnu vrednost.
pKa vrednosti imaju brojne primene u hemiji, biohemiji, farmakologiji i ekološkoj nauci:
Jedna od najčešćih primena pKa je u pripremi pufer rastvora. Pufer rastvor otpora promenama pH kada se dodaju male količine kiseline ili baze. Najefikasniji puferi se prave koristeći slabe kiseline i njihove konjugovane baze, gde je pKa kiseline blizu željenog pH pufera.
Primer: Da biste napravili pufer na pH 4.7, octena kiselina (pKa = 4.76) i natrijum acetat bili bi odličan izbor.
pKa vrednosti su ključne za razumevanje strukture i funkcije proteina:
Primer: Histidin ima pKa oko 6.0, što ga čini odličnim pH senzorom u proteinima jer može biti ili protonisan ili deprotonisan pri fiziološkom pH.
pKa vrednosti značajno utiču na ponašanje lekova u telu:
Primer: Aspirin (acetilsalicilna kiselina) ima pKa od 3.5. U kiselom okruženju želuca (pH 1-2), ostaje uglavnom neionizovan i može se apsorbovati kroz zid želuca. U više bazičnom krvotoku (pH 7.4), postaje ionizovan, što utiče na njegovu distribuciju i aktivnost.
pKa vrednosti pomažu u predviđanju:
Primer: pKa vodonik sulfida (H₂S, pKa = 7.0) pomaže u predviđanju njegove toksičnosti u vodenim okruženjima na različitim pH nivoima.
pKa vrednosti su bitne za:
Primer: Kada se vrši titracija kiselina i baza, indikator treba odabrati sa pKa blizu pH tačke ekvivalencije za najtačnije rezultate.
Iako je pKa najčešće mera snage kiseline, postoje alternativni parametri koji se koriste u specifičnim kontekstima:
pKb (Konstantna disocijacije baze): Mera snage baze. Povezana sa pKa formulom pKa + pKb = 14 (u vodi na 25°C).
Hammettova Kiselinska Funkcija (H₀): Koristi se za veoma jake kiseline gde je pH skala nedovoljna.
HSAB Teorija (Teorija Kiselina i Baza): Klasifikuje kiseline i baze kao "jake" ili "slabe" na osnovu njihove polarizabilnosti, a ne samo na osnovu donacije protona.
Lewisova Kiselost: Mera sposobnosti da prihvati par elektrona, a ne samo da donira proton.
Razvoj pKa koncepta je usko povezan sa evolucijom teorije kiselina i baza u hemiji:
Razumevanje kiselina i baza počelo je radom Antoana Lavoisiera krajem 18. veka, koji je predložio da kiseline sadrže kiseonik (što je bilo netačno). Godine 1884, Svante Arrhenius je definisao kiseline kao supstance koje proizvode jone vodonika (H⁺) u vodi i baze kao supstance koje proizvode hidroksidne jone (OH⁻).
Godine 1923, Johannes Brønsted i Tomas Lowry su nezavisno predložili opštiju definiciju kiselina i baza. Definisali su kiselinu kao donora protona, a bazu kao akceptora protona. Ova teorija je omogućila kvantitativniji pristup snazi kiselina kroz konstantu disocijacije kiseline (Ka).
pKa notacija je uvedena kako bi se pojednostavilo rukovanje Ka vrednostima, koje često pokrivaju mnoge redove veličine. Uzimajući negativni logaritam, naučnici su stvorili upravljivu skalu sličnu pH skali.
Danas, računarska hemija omogućava predikciju pKa vrednosti na osnovu molekularne strukture, a napredne eksperimentalne tehnike omogućavaju precizna merenja čak i za složene molekule. Baze podataka pKa vrednosti se nastavljaju širiti, poboljšavajući naše razumevanje hemije kiselina i baza širom disciplina.
Dok naš kalkulator pruža pKa vrednosti iz baze podataka, ponekad ćete možda morati da izračunate pKa iz eksperimentalnih podataka ili da ih procenite koristeći različite metode.
Ako izmerite pH rastvora i znate koncentracije kiseline i njene konjugovane baze, možete izračunati pKa:
Ovo je izvedeno iz Henderson-Hasselbalch jednačine.
Nekoliko računarskih pristupa može proceniti pKa vrednosti:
Evo primera koda za izračunavanje pKa u različitim programskim jezicima:
1# Python: Izračunajte pKa iz merenja pH i koncentracija
2import math
3
4def calculate_pka_from_experiment(pH, acid_concentration, conjugate_base_concentration):
5 """
6 Izračunajte pKa iz eksperimentalnog merenja pH i koncentracija
7
8 Args:
9 pH: Izmereni pH rastvora
10 acid_concentration: Koncentracija nedisocirane kiseline [HA] u mol/L
11 conjugate_base_concentration: Koncentracija konjugovane baze [A-] u mol/L
12
13 Returns:
14 pKa vrednost
15 """
16 if acid_concentration <= 0 or conjugate_base_concentration <= 0:
17 raise ValueError("Koncentracije moraju biti pozitivne")
18
19 ratio = conjugate_base_concentration / acid_concentration
20 pKa = pH - math.log10(ratio)
21
22 return pKa
23
24# Primer korišćenja
25pH = 4.5
26acid_conc = 0.05 # mol/L
27base_conc = 0.03 # mol/L
28
29pKa = calculate_pka_from_experiment(pH, acid_conc, base_conc)
30print(f"Izračunati pKa: {pKa:.2f}")
311// JavaScript: Izračunajte pH iz pKa i koncentracija (Henderson-Hasselbalch)
2function calculatePH(pKa, acidConcentration, baseConcentration) {
3 if (acidConcentration <= 0 || baseConcentration <= 0) {
4 throw new Error("Koncentracije moraju biti pozitivne");
5 }
6
7 const ratio = baseConcentration / acidConcentration;
8 const pH = pKa + Math.log10(ratio);
9
10 return pH;
11}
12
13// Primer korišćenja
14const pKa = 4.76; // Octena kiselina
15const acidConc = 0.1; // mol/L
16const baseConc = 0.2; // mol/L
17
18const pH = calculatePH(pKa, acidConc, baseConc);
19console.log(`Izračunati pH: ${pH.toFixed(2)}`);
201# R: Funkcija za izračunavanje kapaciteta pufera iz pKa
2calculate_buffer_capacity <- function(pKa, total_concentration, pH) {
3 # Izračunajte kapacitet pufera (β) u mol/L
4 # β = 2.303 * C * Ka * [H+] / (Ka + [H+])^2
5
6 Ka <- 10^(-pKa)
7 H_conc <- 10^(-pH)
8
9 buffer_capacity <- 2.303 * total_concentration * Ka * H_conc / (Ka + H_conc)^2
10
11 return(buffer_capacity)
12}
13
14# Primer korišćenja
15pKa <- 7.21 # Druga disocijaciona konstanta fosforne kiseline
16total_conc <- 0.1 # mol/L
17pH <- 7.0
18
19buffer_cap <- calculate_buffer_capacity(pKa, total_conc, pH)
20cat(sprintf("Kapacitet pufera: %.4f mol/L\n", buffer_cap))
211public class PKaCalculator {
2 /**
3 * Izračunajte frakciju deprotonisane kiseline pri datom pH
4 *
5 * @param pKa Vrednost pKa kiseline
6 * @param pH pH rastvora
7 * @return Frakcija kiseline u deprotonisanom obliku (0 do 1)
8 */
9 public static double calculateDeprotonatedFraction(double pKa, double pH) {
10 // Henderson-Hasselbalch preuređena da da frakciju
11 // frakcija = 1 / (1 + 10^(pKa - pH))
12
13 double exponent = pKa - pH;
14 double denominator = 1 + Math.pow(10, exponent);
15
16 return 1 / denominator;
17 }
18
19 public static void main(String[] args) {
20 double pKa = 4.76; // Octena kiselina
21 double pH = 5.0;
22
23 double fraction = calculateDeprotonatedFraction(pKa, pH);
24 System.out.printf("Pri pH %.1f, %.1f%% kiseline je deprotonisano%n",
25 pH, fraction * 100);
26 }
27}
281' Excel formula za izračunavanje pH iz pKa i koncentracija
2' U ćeliji A1: pKa vrednost (npr., 4.76 za octenu kiselinu)
3' U ćeliji A2: Koncentracija kiseline u mol/L (npr., 0.1)
4' U ćeliji A3: Koncentracija konjugovane baze u mol/L (npr., 0.05)
5' U ćeliji A4, unesite formulu:
6=A1+LOG10(A3/A2)
7
8' Excel formula za izračunavanje frakcije deprotonisane kiseline
9' U ćeliji B1: pKa vrednost
10' U ćeliji B2: pH rastvora
11' U ćeliji B3, unesite formulu:
12=1/(1+10^(B1-B2))
13pKa je osobina specifične kiseline i predstavlja pH u kojem je tačno polovina molekula kiseline disocirana. To je konstanta za datu kiselinu pri specifičnoj temperaturi. pH meri kiselost ili alkalnost rastvora i predstavlja negativni logaritam koncentracije jona vodonika. Dok je pKa osobina jedinjenja, pH je osobina rastvora.
Temperatura može značajno uticati na pKa vrednosti. Generalno, kako temperatura raste, pKa većine kiselina blago opada (oko 0.01-0.03 pKa jedinica po stepenu Celzijusa). To se dešava zato što je disocijacija kiselina obično endotermna, pa viša temperatura favorizuje disocijaciju prema Le Šatelijevom principu. Naš kalkulator pruža pKa vrednosti pri standardnoj temperaturi od 25°C (298.15 K).
Da, jedinjenja sa više ionizabilnih vodonikov (poliprotne kiseline) imaju više pKa vrednosti. Na primer, fosforna kiselina (H₃PO₄) ima tri pKa vrednosti: pKa₁ = 2.12, pKa₂ = 7.21 i pKa₃ = 12.67. Svaka vrednost odgovara uzastopnom gubitku protona. Generalno, sve je teže ukloniti protone, pa je pKa₁ < pKa₂ < pKa₃.
pKa i snaga kiseline su obrnuto povezani: što je niža pKa vrednost, to je jača kiselina. To je zato što niža pKa označava višu Ka (konstantu disocijacije kiseline), što znači da kiselina lakše donira protonske jone u rastvoru. Na primer, hlorovodonična kiselina (HCl) sa pKa od -6.3 je mnogo jača kiselina od octene kiseline (CH₃COOH) sa pKa od 4.76.
Naš kalkulator uključuje mnoga uobičajena jedinjenja, ali hemijski univerzum je ogroman. Ako vaše jedinjenje nije pronađeno, to može biti zbog:
pH pufer rastvora može se izračunati koristeći Henderson-Hasselbalch jednačinu:
Gde je [baza] koncentracija konjugovane baze, a [kiselina] koncentracija slabe kiseline. Ova jednačina najbolje funkcioniše kada su koncentracije unutar faktora 10 jedne od druge.
Pufer rastvor ima maksimalni kapacitet pufera (otpornost na promene pH) kada je pH jednak pKa slabe kiseline. U ovoj tački, koncentracije kiseline i njene konjugovane baze su jednake, a sistem ima maksimalnu sposobnost da neutralizuje dodate kiseline ili baze. Efikasan opseg pufera se obično smatra pKa ± 1 pH jedinica.
Da, pKa vrednosti mogu biti negativne ili veće od 14. pKa skala nije ograničena na opseg od 0-14 pH skale. Veoma jake kiseline poput HCl imaju negativne pKa vrednosti (oko -6.3), dok veoma slabe kiseline poput metana (CH₄) imaju pKa vrednosti iznad 40. pH skala je ograničena svojstvima vode, ali pKa skala nema teorijskih ograničenja.
Da biste stvorili efikasan pufer, izaberite slabu kiselinu čija je pKa unutar oko 1 jedinice od vašeg ciljanog pH. Na primer:
To osigurava da će vaš pufer imati dobru kapacitet da izdrži promene pH.
pKa vrednosti se obično mere u vodi, ali se mogu drastično promeniti u različitim rastvaračima. Generalno:
Na primer, octena kiselina ima pKa od 4.76 u vodi, ali približno 12.3 u DMSO.
Clayden, J., Greeves, N., & Warren, S. (2012). Organska Hemija (2. izd.). Oxford University Press.
Harris, D. C. (2015). Kvantitativna Hemijska Analiza (9. izd.). W. H. Freeman and Company.
Po, H. N., & Senozan, N. M. (2001). Henderson-Hasselbalch jednačina: Njena istorija i ograničenja. Časopis Hemijskog Obrazovanja, 78(11), 1499-1503. https://doi.org/10.1021/ed078p1499
Bordwell, F. G. (1988). Ravnotežne kiselosti u rastvoru dimetil sulfoksida. Računi Hemijske Obrazovanja, 21(12), 456-463. https://doi.org/10.1021/ar00156a004
Lide, D. R. (Ed.). (2005). CRC Priručnik Hemije i Fizike (86. izd.). CRC Press.
Brown, T. E., LeMay, H. E., Bursten, B. E., Murphy, C. J., Woodward, P. M., & Stoltzfus, M. W. (2017). Hemija: Središnja Nauka (14. izd.). Pearson.
Nacionalni Centar za Biotehnologiju. PubChem Baza Podataka o Jedinjenjima. https://pubchem.ncbi.nlm.nih.gov/
Perrin, D. D., Dempsey, B., & Serjeant, E. P. (1981). Predikcija pKa za Organske Kiseline i Baze. Chapman and Hall.
Isprobajte naš pKa Vrednost Kalkulator sada da brzo pronađete konstantu disocijacije kiseline vašeg jedinjenja i bolje razumete njegovo hemijsko ponašanje u rastvoru!
Otkrijte više alata koji bi mogli biti korisni za vaš radni proces