pH and pKa relationship for buffers

Povíme si něco o vztahu

mezi pH a pKa

a pufrech.

Konkrétně se tímto budeme zabývat

z hlediska
Henderson-Hasselbalchovy rovnice.

Ale než půjdeme
k Henderson-Hasselbalchově rovnici,

kterou jste asi již viděli.

Pokud ne, vysvětlujeme
a odvozujeme ji v jiných videích,

Nyní si zopakujme,

co přesně je pufr.

Pufr je něco, co obsahuje

vodný roztok.

Je to něco, co obsahuje slabou kyselinu,

kterou obecně zapisujeme HA,

a také obsahuje v rovnováze

konjugovanou zásadu naší kyseliny,
takže A–.

Toto je zápis

rovnice rozkladu kyseliny HA

a protože je v rovnováze

můžeme napsat výraz nazvaný Ka,

který je rovnovážnou konstantou
pro tuto rovnici.

A speciální název má, protože vyjadřuje

také disociační konstantu kyseliny.

Ka se rovná

[H3O+] krát [A–]

lomeno koncentrací [HA],

a nezapočítáváme vodu,
protože je čistá látka,

takže předpokládáme,
že koncentrace je vždy 1.

Na základě tohoto výrazu pro Ka

jsme v samostatném videu odvodili

Henderson-Hasselbalchovu rovnici.

Takže Henderson-Hasselbalchova
rovnice říká,

že je pH je rovno

pKa plus logaritmus

[A–] lomeno [HA].

HA je naše slabá kyselina

a A– je její konjugovaná zásada.

A jak můžete vidět tady,

kyselina a její konjugovaná zásada

se liší jen tím, že kyselina má H navíc.

Můžeme upravit
Henderson-Hasselbalchovu rovnici,

abychom získali různé druhy informací.

Často se setkáte s úkolem,

ve kterém se vás pro nějaký pufr,

však víte, zeptají se

jaké je jeho pH?

To znamená, že asi znáte hodnotu pKa

a znáte koncentraci [A–] a [HA].

Další věc, kterou odvodíte

Henderson-Hasselbalchovou rovnicí

je i vztah

mezi [A-] a [HA],

což můžete taky chtít vědět.

Často jen potřebujete vědět,

co je ve vašem roztoku,

podle toho, co s ním chcete dělat.

Pokud k němu chcete něco přidat,
třeba kyselina, nebo zásadu.

Chcete vědět, co se stane.

Henderson-Hasselbalcha rovnice
vám jednoduše a rychle pomůže.

Nyní přepíšeme rovnici tak,

abychom si vyjádřili tento poměr,
který nás zajímá.

Takže odečteme

pKa z obou stran rovnice,

to nám dá logaritmus

[A–] lomeno [HA].

A nevím jak vy, ale občas mi,

no (smích),
některé logaritmy hned nedojdou.

Proto se logaritmu zbavím

vyjádřením obou stran jako mocnin 10.

To nám dá

10 na (pH – pKa)

se rovná

[A–] lomeno [HA].

Co nám tohle řekne?

Nevypadá to, že něco nového,

ale opak je pravdou.

Ukazuje nám, jaký je vztah mezi

koncentrací [A–] a [HA].

Říká, že tyto dvě věci jsou

závislé na hodnotách na pH a pKa.

Z toho můžeme odvodit další závislosti.

Vztah mezi pH versus pKa

nám říká

o vztahu [A–]

lomeno [HA], které jsou v poměru,

a to zase můžeme porovnat

s hodnotami relativní koncentrace
[HA] versus [A].

Pojďme se zaměřit na možné případy

pro tyto tři vztahy.

Začneme tou nejjednodušší možností

a tou je rovnost mezi pH a pKa.

Když je pH rovno pKa, umocníme

10 na nultou.

Cokoliv na nultou se rovná 1.

Což znamená, že i tento poměr je 1.

A pokud je [A–]

lomeno [HA] rovno jedné,

znamená to, že mají stejnou koncetraci.

Zapomněla jsem tady minus.

Toto je velmi užitečná věc k zapamatování.

Pokud máte pufr

a pH vašeho roztoku

je rovno pKa vašeho pufru,

hned víte, že koncetrace

vaší kyseliny
a konjugované zásady je stejná.

S tímto se často setkáte nejenom

u samotných pufrů,

ale i při titracích.

Okamžik při titraci,

kdy je [HA] rovno [A–],

se nazývá bod poloviční ekvivalence.

Bod poloviční ekvivalence.

Pokud jste se zatím
neučili o pufrech, nevadí.

Teda, myslím o titracích,

to je naprosto v pořádku.

Ignorujte, co jsem teď řekla.

Ale pokud ano, poučení je takové,

že toto je velmi důležitý vztah,

který se vyplatí znát.

K tomu jsem řekla opravdu hodně.

Jsou dvě další možnosti

pro pH a pKa.

Můžeme mít pH větší než

pKa vašeho pufru a nebo

pH menší než pKa vašeho pufru.

Pokud je vaše pH větší než vaše pKa,

tak tento výraz

10 na (pH – pKa) bude kladný.

A pokud mocníte 10 na kladný exponent,

10 na kladný exponent,

dostanete poměr

větší než jedna.

Takže pokud je náš poměr [A–] lomeno [HA]

větší než jedna, víme,

že čitatel [A–] je větší než

jmenovatel [HA].

Takže pokud znáte pH

a víte, že je větší než pKa vašeho pufru,

pKa kyseliny v pufru,
abych byla konkrétní,

tak hned víte, že máte

víc konjugované zásady než vaší kyseliny.

V případě, kdy je pH menší než pKa,

umocňujeme 10

na záporný koeficient, protože

odečítáme větší číslo od menšího.

To znamená, že náš poměr

[A–] lomeno [HA] je menší než 1.

Jmenovatel [HA] je tedy…

Je větší než čitatel [A–].

Abych si to shrnuli, když se podíváme

na Henderson-Hasselbalchovu rovnici,

ze vztahu mezi pH a pKa,

v závislosti na tom, jestli jsou si rovny

nebo je jedno větší než druhé,

hned víme, jaký je vztah

mezi naší kyselinou
a její konjugovanou zásadou.

Jde to velmi snadno odvodit.

Zvládli jsme to za pár minut,

takže si to nemusíte stále pamatovat.

Já si většinou pamatuji,
že když se pH rovná pKa,

tak mám stejnou koncentraci,

a potom pokud si nemůžu vzpomenout,
odvodím ten zbytek.