์ด ๊ณ์ฐ๊ธฐ์ ๊ธฐ๋ฅ
์ด ๋๊ตฌ๋ ์ฐ๊ณผ ์ผ๊ธฐ์ ์ธ๊ธฐ๋ฅผ ๋ํ๋ด๋ ๋ค ๊ฐ์ง ๋ํ ์งํ์ธ ์ฐ ํด๋ฆฌ ์์ Ka, ์ผ๊ธฐ ํด๋ฆฌ ์์ Kb, ๊ทธ๋ฆฌ๊ณ ์ด๋ค์ ๋ก๊ทธ ํํ์ธ pKa์ pKb๋ฅผ ์๋ก ๋ณํํฉ๋๋ค. ๊ฐ ํ๋๋ง ์ ๋ ฅํ๋ฉด ์ง์ฐ-์ง์ผ๊ธฐ ์์ ๋ํ ๋๋จธ์ง ์ธ ๊ฐ์ ์๋์ผ๋ก ๊ณ์ฐํด ์ฃผ๋ฉฐ, 25 ยฐC ์์ฉ์ก์์ ๋ฌผ์ ์ด์จ๊ณฑ์ด \(\text{Kw} = 1\times10^{-14}\)๋ผ๋ ์กฐ๊ฑด์ ์ ์ ๋ก ํฉ๋๋ค.
์ฌ์ฉ ๋ฐฉ๋ฒ
๋จผ์ ๋๋กญ๋ค์ด์์ ์๊ณ ์๋ ๊ฐ์ ์ข
๋ฅ๋ฅผ ์ ํํ ๋ค ํด๋น ์์น๋ฅผ ์
๋ ฅํ์ธ์. Ka๋ Kb๋ 1.8e-5์ฒ๋ผ ๊ณผํ์ ํ๊ธฐ๋ฒ์ผ๋ก ์
๋ ฅํ๊ณ , pKa๋ pKb๋ 4.74์ฒ๋ผ ์ผ๋ฐ ์ซ์๋ก ์
๋ ฅํ๋ฉด ๋ฉ๋๋ค. ๊ฒฐ๊ณผ ํจ๋์์๋ pKa๋ฅผ ๋ํ ๊ฐ์ผ๋ก ๊ฐ์ฅ ํฌ๊ฒ ๋ณด์ฌ์ฃผ๋ฉฐ, Ka, Kb, pKa, pKb๋ฅผ ํจ๊ป ๋์ดํ๋ฏ๋ก ํ์ํ ๊ฐ์ ๋ฐ๋ก ํ์ธํ ์ ์์ต๋๋ค.
๊ณต์ ์ค๋ช
์ ๋์ฌ "p"๋ "๋ฐ์ด 10์ธ ์์ ๋ก๊ทธ"๋ฅผ ๋ปํฉ๋๋ค. ๋ฐ๋ผ์ \(\text{pKa} = -\log_{10}(\text{Ka})\)์ด๊ณ , ๋ฐ๋๋ก \(\text{Ka} = 10^{-\text{pKa}}\)๊ฐ ๋ฉ๋๋ค. pKa๊ฐ ์์์๋ก ๋ ๊ฐํ ์ฐ์ ๋๋ค. ๋ํ ๋ชจ๋ ์ฝ์ฐ์๋ ์ง์ผ๊ธฐ๊ฐ ์กด์ฌํ๋ฏ๋ก ๋ ์์๋ ๋ฌผ์ ์๋ ์ด์จํ๋ฅผ ํตํด ์ฐ๊ฒฐ๋ฉ๋๋ค. ์ฆ \(\text{Ka} \times \text{Kb} = \text{Kw} = 1\times10^{-14}\)์ด๋ฉฐ, ์ด๋ฅผ ๋ก๊ทธ ํํ๋ก ์ฐ๋ฉด \(\text{pKa} + \text{pKb} = 14\)๊ฐ ๋ฉ๋๋ค. ๊ทธ๋์ ๊ฐ ํ๋๋ง ์๋ฉด ๋ค ๊ฐ์ด ๋ชจ๋ ๊ฒฐ์ ๋ฉ๋๋ค.
๊ณ์ฐ ์์
์์ธํธ์ฐ์ Ka๋ \(1.8\times10^{-5}\)์ ๋๋ค. ๊ทธ๋ฌ๋ฉด ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ด ๋ฉ๋๋ค.
$$\text{pKa} = -\log_{10}\!\left(1.8\times10^{-5}\right) \approx 4.745$$๊ทธ ์ง์ผ๊ธฐ์ธ ์์ธํ ์ดํธ(์์ธํธ์ฐ ์ด์จ)์ pKb๋ ๋ค์๊ณผ ๊ฐ์ต๋๋ค.
$$\text{pKb} = 14 - 4.745 = 9.255$$๊ทธ๋ฆฌ๊ณ \(\text{Kb} = 10^{-9.255} \approx 5.56\times10^{-10}\)์ ๋๋ค. ์ด ๊ฐ๋ค์ ๊ณ์ฐ๊ธฐ ๊ฒฐ๊ณผ์ ์ ํํ ์ผ์นํฉ๋๋ค.
์์ฃผ ๋ฌป๋ ์ง๋ฌธ
14๋ ํญ์ ์ ์ฉ๋๋์? 14๋ผ๋ ๊ฐ(๊ทธ๋ฆฌ๊ณ \(\text{Kw} = 10^{-14}\))์ 25 ยฐC์์๋ง ์ฑ๋ฆฝํฉ๋๋ค. ์จ๋๊ฐ ๋ฌ๋ผ์ง๋ฉด Kw๊ฐ ๋ณํ๋ฏ๋ก pKa + pKb๋ ์ฝ๊ฐ ๋ฌ๋ผ์ง๋๋ค.
๊ฐ์ฐ๊ณผ ์ฝ์ฐ์ ์ด๋ป๊ฒ ๊ตฌ๋ถํ๋์? pKa๊ฐ ๋ฎ์ผ๋ฉด(๋๋ Ka๊ฐ ํฌ๋ฉด) ๊ฐ์ฐ์ด๊ณ , pKa๊ฐ ๋์ผ๋ฉด ์ฝ์ฐ์ ๋๋ค. ์ผ๊ธฐ์ ๊ฒฝ์ฐ pKb์๋ ๊ฐ์ ๋ ผ๋ฆฌ๊ฐ ์ ์ฉ๋ฉ๋๋ค.
pKb๋ฅผ ์ ๋ ฅํด์ Ka๋ฅผ ๊ตฌํ ์ ์๋์? ๋ค. ๋๋กญ๋ค์ด์์ pKb๋ฅผ ์ ํํ๋ฉด ๋๊ตฌ๊ฐ pKa, Ka, Kb๋ฅผ ์๋์ผ๋ก ์ญ์ฐํด ์ค๋๋ค.