Как да изчислим стойностите на pKa

В състава на Бронстед-Лоури за киселини и основи, киселината е съединение, което освобождава протон в разтвор, докато основата е съединение, което приема протон. Когато Бронстедова киселина се разтваря в разтворител, тя образува конюгирана основа, докато в същото време разтворителят действа като основа и произвежда конюгирана киселина. Разделяйки концентрациите на конюгирана киселина и основа, на концентрациите на първоначалните съединения се получава константата на еквивалентност K_{уравнение}, което е мярка за това колко силна е оригиналната киселина. Химиците се позовават на К._{уравнение} като стойността на Ka на реакцията, когато разтворителят е вода. Това число може да варира с много порядъци, така че за да улеснят изчисленията, химиците обикновено използват pKa числото, което е отрицателният логаритъм на стойността на Ka.

Когато генерична киселина (HA) се разтваря във вода, тя дарява протон и продуктът на реакцията се състои от H₃О⁺ и А^-, което е конюгираната основа на реакцията. В зависимост от относителните способности на HA да дарява протони и A

Химиците определят силата на киселина (Ka) чрез измерване на концентрациите на HA, H₃0⁺ и А^- при равновесие и разделяне на концентрациите на продуктите на концентрацията на първоначалната киселина. Тъй като концентрацията на водата е постоянна, те я оставят извън уравнението.

Ka = [H₃О⁺] [A^-] / [HA]

Стойностите на Ka могат да бъдат много големи или много малки. Например стойността на Ka за солна киселина (HCl) е около 10⁷, докато стойността на Ka за аскорбинова киселина (витамин С) е 1,6 X 10^-12. Работата с такива числа е неудобна, така че за да улеснят нещата, химиците са определили pKa номера като:

pKa = -log Ka

Според тази дефиниция стойността на рКа за солна киселина е -log 10⁷ = -7, докато рКа за аскорбинова киселина е -log (1,6 х 10^-12) = 11.80. Както е очевидно, колкото по-малко е рКа числото, толкова по-силна е киселината.

Логаритъмът е по принцип противоположен на експонента. Ако имаме израз като log₁₀x = y, можем да намерим x, като вземем степента на основата 10 от двете страни: 10^{log x} = 10^у. По дефиниция 10^logx = x, така че изразът става x = 10^у. Стойността на pKa е отрицателен логаритъм, което означава, че когато уравнението -log x = y е обърнато, x е равно на отрицателен експонент 10^-у, което е малко число, ако y е голямо и голямо число, ако y е малко.

На практика намирането на логаритмите може да бъде сложно, така че повечето учени използват логаритъмни таблици или научен калкулатор. За да намерите основен логаритъм 10 на научен калкулатор, въведете стойността на логаритъма и докоснете „дневника₁₀"ключ.