Sådan beregnes pKa-værdier

I Bronsted-Lowry-formuleringen af ​​syrer og baser er en syre en forbindelse, der frigiver en proton i opløsning, mens en base er en forbindelse, der accepterer en proton. Når en Bronsted-syre opløses i et opløsningsmiddel, producerer den en konjugatbase, mens opløsningsmidlet samtidig fungerer som en base og producerer en konjugatsyre. Ved at dele koncentrationerne af konjugatsyre og base med koncentrationerne af de oprindelige forbindelser frembringes ækvivalenskonstanten K_ækv, som er et mål for, hvor stærk den originale syre er. Kemikere henviser til K_ækv som Ka-værdien af ​​reaktionen, når opløsningsmidlet er vand. Dette antal kan variere med mange størrelsesordener, så for at gøre beregningerne lettere bruger kemikere normalt pKa-tallet, som er den negative logaritme for Ka-værdien.

Når en generisk syre (HA) opløses i vand, donerer den en proton, og reaktionsproduktet består af H₃O⁺ og A^-, som er den konjugerede base af reaktionen. Afhængig af HA's relative evner til at donere protoner og A.

Kemikere bestemmer styrken af ​​en syre (Ka) ved at måle koncentrationerne af HA, H₃0⁺ og A^- ved ligevægt og dividere koncentrationerne af produkterne med koncentrationen af ​​den originale syre. Fordi koncentrationen af ​​vand er konstant, lader de den ligge uden for ligningen.

Ka = [H₃O⁺] [A^-] / [HA]

Ka-værdier kan være meget store eller meget små. For eksempel er Ka-værdien for saltsyre (HCI) omkring 10⁷, mens Ka-værdien for ascorbinsyre (vitamin C) er 1,6 X 10^-12. At arbejde med sådanne tal er ubelejligt, så for at gøre det lettere har kemikere defineret pKa-nummeret som:

pKa = -log Ka

Ifølge denne definition er pKa-værdien for saltsyre -log 10⁷ = -7, mens pKa for ascorbinsyre er -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Som det fremgår, jo mindre pKa-tallet er, desto stærkere er syren.

En logaritme er dybest set det modsatte af en eksponent. Hvis vi har et udtryk som log₁₀x = y, vi kan finde x ved at tage eksponenten til bunden 10 på begge sider: 10^{log x} = 10^y. Per definition 10^logx = x, så udtrykket bliver x = 10^y. PKa-værdien er en negativ logaritme, hvilket betyder, at når ligningen -log x = y er vendt, er x lig med en negativ eksponent 10^-y, hvilket er et lille antal, hvis y er stort, og et stort antal, hvis y er lille.

I praksis kan det være kompliceret at finde logaritmerne, så de fleste forskere bruger logaritmetabeller eller en videnskabelig lommeregner. For at finde en basis 10 logaritme på en videnskabelig lommeregner skal du indtaste logaritmens værdi og trykke på "log₁₀"nøgle.