Question

酸度系数的应用

Answer 1

判断质子溶剂中酸碱反应的方向与程度 ，如强酸制弱酸，弱酸制更弱酸等。 判断一种质子酸（可以电离出H+的酸）在一种质子溶剂（可结合H+的溶剂）中是否电离完全。若一种酸的pKa小于溶剂化质子（溶剂的共轭酸）的pKa，则这种酸在此溶液中可以视作完全电离。 计算酸溶液的pH值、共轭碱的强度等 。 计算出缓冲溶液的pH值 ，在亨德森-哈塞尔巴尔赫方程亦可得出以上结论。 缓冲溶液由弱酸HA与其酸根离子A-共同构成，其一大特点是，在被稀释或加入少量强酸/强碱时，其pH值几乎不变。酸度系数可实现缓冲溶液的相关计算 ：
设缓冲系统中HA的电离常数为Ka（平衡常数），则由弱酸的电离平衡式可得下式： ； ，这就是亨德森-哈塞尔巴尔赫(Henderson-Hasselbach)方程。
如果缓冲溶液中弱酸浓度与其酸根离子浓度相等，则：pH=pKa，由此可看出，缓冲溶液的pH值不受稀释所影响，然而这个结论是在忽略水的电离下得出的，如果稀释足够倍数，其最终结果仍是趋于pH=7。由此公式，可通过滴定来测量弱酸的酸度系数：将弱酸恰好中和至一半，此时溶液的pH即为弱酸的pKa 。
根据此式可得出下列几点结论： 缓冲液的pH值与该酸的电离平衡常数Ka及盐和酸的浓度有关。弱酸的pKa值衡定，但酸和盐的比例不同时，就会得到不同的pH值。 酸和盐浓度等比例增减时，溶液的pH值不变； 酸和盐浓度相等时，缓冲液的缓冲效率为最高，比例相差越大，缓冲效率越低，缓冲液的一般有效缓冲范围为pH=pKa±1，pOH=pKb±1。 由于蛋白质及氨基酸均具有酸碱的性质，因此在生物化学中，pKa被用于生理机能的研究。例如，蛋白质及其氨基酸侧链对酶的活性及蛋白质的稳定性具有重要影响 。