Review- Acid/Base theory

 

BrЏnsted-Lowry Acid- Substance that increases [H+]

BrЏnsted-Lowry Base- Substance that decreases [H+]

 

ннннннннн pH = -log[H+] ;ннннн higher [H+] = lower pH

 


Equilibrium Constantнннннн Keq =н [products]

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннн [reactants]

 

ннннннннн for self-ionization of waterннннннннннннннннн H2O н Dнн H+ннн +ннн OH-

 

нннннннннннннннннн Keqнннн =ннн [ H+ ] [OH-]ннннннннннннн for [H2O] =н 1000g/Lнн =н 55.5 M

нннннннннннннннннн нннннннннн [H2O]ннннннннннннннннннннннннннннннннннннн 18 g/mol

 

ннннннннн given that [ H+ ]н = [OH-]н =н 1.0 x 10-7 M

 

ннннннннн then ннннннннннн Keq = (1.0 x 10-7)( 1.0 x 10-7)нннн =ннн 1.8 x 10-16

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннн 55.5

 

thereforeннннн [ H+ ] [OH-] =(Keq )(55.5) = (1.8 x 10-16)(55.5)н = 1.0 x 10-14н = Kw

 

Kw § Ion Product of water.н This describes that the concentration of hydrogen ions

and hydroxide ion are inversely proportional.

н

Can we calculate pH whenн [ H+ ]н = [OH-]н

 

ннннннннн pH =н - log [ H+ ]нн =нн - log (1.0 x 10-7)ннн =нн 7

 

So, whenн [ H+ ]н = [OH-] , the solution is neutral.

 

Ionization Constant (Ka)- describes the ability of an acid to form ions in solution.

 

ннннннннн For strong electrolytes: ( like strong acids)

 

нннннннннннннннннн HClннн +нн H20нн § H3O+н нн +ннн Cl-

 

нннннннннннннннннн So Keq ннннннн =н [ H3O+ ] [Cl- ] н >> 1 (much larger than one)

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннн нннн [ HCl ][ H20 ]ннннннн

 

ннннннннн Soж this says that in solution, the prevalent forms areн H3O+н and Cl-

 

 

ннннннннн Weak Electrolytes.н Do they strongly dissociate?

 

ннннннннн Acetic Acidн (CH3COOH)

 

нннннннннннннннннн CH3COOHн +н H2Oнн § CH3COO-ннн +н H3O+

 

нннннннннннннннннн нKeq = ннн н[CH3COO- ][H3O+] нннн, but with weak electrolytes, [H2O] remains

нннннннннннннннннннннннннннн ннннн [CH3COOH][H2O]нннннн very large and almost unchanged. IGNORE IT.

 


нннннннннннннннннн ннннннннн н Kaн =нннн н[CH3COO- ][H3O+] нннн=ннн 1.74 x 10-5

нннннннннннннннннннннннннннн ннннннннннннн ннннннн[CH3COOH]

 

ннннннннн So what does this mean?

 

Strength of Acids/Bases with conjugates.

 

Relating pH and Ka values. The Henderson-Hasselbalch Equation

 

ннннннннн Ka describes the equilibrium concentrations of the ionic forms and acid forms.

 

ннннннннн What does pH depend on?

нннннннннннннннннн

ннннннннн The amount of H+ in solution is dependent upon the amount of acid that has been

dissociated.

In other words [H+] = [A-], given the equation:н HAн +н H2O § H3O+н +н A-

 

Deriving Henderson-Hasselbalch,

 

нннннннннннннннннн Kaн =нннн н[A- ][H3O+] ннннн

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннн [HA]

 

нннннннннннннннннн [H3O+]нн =нн Kaн [HA]

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннн н [A- ]ннннннннн

 

ннннннннн Take (-log) of both sidesнннннннннн pHн =н pKaн - log [HA]

нннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннн нннннннн [A-]

 


ннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннн pH = pKaн +н log [A-]

нннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннннн нннннн [HA]

 

 

 

ннннннннн

ннннннннн Can we find the pH when a weak acid is ‡ dissociated if we know the Ka ?

 


нннннннннннннннннн pHн = -log Kaнн when [A-]= [HA],ннннннннннн because if [A-] = [HA], then log 1 = 0

 

нннннннннннннннннн

pH of HAc (@ [Ac-] = [HAc])н = - log (1.74 x 10-5)н = 4.76

 

 

ннннннннн Does the initial concentration of HCl affect the pH?

ннннннннн Does the initial concentration of HAc affect the pH?

 

 

Changes in pH as a function in changes in [A-] or [HA]

 

What happens if the pH of an amino acid solution is decreased? Increased?

 

Example.н If the pH is 2 units below the pKa

 

нннннннннннннннннн pH =н pKa + log [A-]нн §н pH =н pKa +(-2)

нннн [HA]

нннннннннннннннннн

нннннннннннннннннн therefore:нннн log [A-]ннннн =нн -2

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннн ннннн [HA]

 

нннннннннннннннннн (take 10^ of both sides)нннннннннннн [A-]нн = 0.01

ннннннннннннннннннннннннннннннннннннн нннн ннннннннннннн нннннннннн[HA]

 

нннннннннннннннннн What does this mean?

 

 

 

ннннннннн The pKa of Formic Acid is 3.75.н Calculate using the Henderson-Hasselbalch equation the pH of a solution containing 200 mL of 0.1 M Formic acid and 150 mL of 0.1 NaOH with enough water bring the entire solution volume to 1 L.

 

 

Titrations of Amino Acids

ннннннннн

ннннннннн ннннннннннннннннннннннн н

нннннннннннн

 

 

What doн pKa1 н& pKa2 mean?

ннннннннн Where does the Isoelectric point exist?н What does it mean?

 

Solving for Isoelectric point

 

pIн =н pKa1 н+н pKa2ннн

нннннннннннннннннннннннннннн 2

 

ннннннннн For alanine, the pI equals

 

нннннннннннннннннн pI =н 2.3 + 9.7н = 6

нннннннннннннннннннннннннннн нн 2

нннннннннннннннннн

ннннннннн So, what does this mean?

 

 

 

 

 

 

нннн

ннннннннн

 

ннннннннн Calculate the pI for Glutamic Acid.