كيفية حساب قيم pKa

في صيغة Bronsted-Lowry للأحماض والقواعد ، يعتبر الحمض مركبًا يطلق بروتونًا في محلول ، بينما القاعدة عبارة عن مركب يقبل البروتون. عندما يذوب حمض برونستيد في مذيب ، فإنه ينتج قاعدة مترافقة ، بينما يعمل المذيب في نفس الوقت كقاعدة وينتج حمض مترافق. ينتج عن قسمة تركيزات الحمض المترافق والقاعدة على تركيزات المركبات الأصلية ثابت التكافؤ K_مكافئ، وهو مقياس لمدى قوة الحمض الأصلي. يشير الكيميائيون إلى K._مكافئ كقيمة Ka للتفاعل عندما يكون المذيب ماء. يمكن أن يختلف هذا الرقم حسب العديد من أوامر الحجم ، لذلك لتسهيل العمليات الحسابية ، يستخدم الكيميائيون عادةً رقم pKa ، وهو اللوغاريتم السالب لقيمة Ka.

عندما يذوب حمض عام (HA) في الماء ، فإنه يتبرع ببروتون ، ويتكون ناتج التفاعل من H₃ا⁺ و أ^-، وهي القاعدة المرافقة للتفاعل. اعتمادًا على القدرات النسبية لـ HA للتبرع بالبروتونات و A.^- لقبولهم ، يمكن أن يستمر التفاعل أيضًا في الاتجاه المعاكس حتى يتحقق التوازن في النهاية.

يحدد الكيميائيون قوة حمض (كا) عن طريق قياس تركيزات HA، H₃0⁺ و أ^- عند التوازن وقسمة تركيزات المنتجات على تركيز الحمض الأصلي. لأن تركيز الماء ثابت ، فإنهم يتركونه خارج المعادلة.

كا = [H.₃ا⁺] [أ^-] / [HA]

يمكن أن تكون قيم Ka كبيرة جدًا أو صغيرة جدًا. على سبيل المثال ، تبلغ قيمة Ka لحمض الهيدروكلوريك (HCl) حوالي 10⁷، بينما قيمة Ka لحمض الأسكوربيك (فيتامين ج) هي 1.6 × 10^-12. العمل مع هذه الأرقام غير مريح ، لذا لتسهيل الأمور ، حدد الكيميائيون رقم pKa على النحو التالي:

pKa = -log Ka

وفقًا لهذا التعريف ، فإن قيمة pKa لحمض الهيدروكلوريك هي -log 10⁷ = -7 ، بينما pKa لحمض الأسكوربيك هو -log (1.6 × 10^-12) = 11.80. كما هو واضح ، كلما قل رقم pKa ، كان الحمض أقوى.

اللوغاريتم هو في الأساس عكس الأس. إذا كان لدينا تعبير مثل السجل₁₀x = y ، يمكننا إيجاد x بأخذ الأس للأساس 10 للطرفين: 10^{سجل x} = 10^ذ. بحكم التعريف ، 10^logx = x ، إذن يصبح التعبير x = 10^ذ. قيمة pKa هي لوغاريتم سالب ، مما يعني أنه عندما تنعكس المعادلة -log x = y ، فإن x يساوي الأس السالب 10^-ص، وهو رقم صغير إذا كان y كبيرًا وعددًا كبيرًا إذا كان y صغيرًا.

من الناحية العملية ، يمكن أن يكون العثور على اللوغاريتمات أمرًا معقدًا ، لذلك يستخدم معظم العلماء جداول اللوغاريتمات أو الآلة الحاسبة العلمية. للعثور على لوغاريتم أساسي 10 في آلة حاسبة علمية ، يمكنك إدخال قيمة اللوغاريتم والنقر على "السجل₁₀" مفتاح.