So konvertieren Sie pKa in Ka

Bei der Angabe der Stärke einer Säure verwenden Chemiker oft die Dissoziationskonstante Ka, aber diese Zahl kann von einer Säure zur anderen um mehrere Größenordnungen variieren. Um eine überschaubarere Zahl zu erstellen, definieren Chemiker den pKa-Wert als negativen Logarithmus des Ka-Wertes: pKa = -log Ka. Wenn Sie den pKa-Wert für eine Säure bereits kennen und den Ka-Wert benötigen, finden Sie ihn, indem Sie die antilog. In der Praxis bedeutet dies, beide Seiten der Gleichheit auf Exponenten von 10 zu erhöhen.

In der Brönsted-Lowry-Formulierung von Säuren in Lösung gibt die Säure ein Proton ab und die Lösung nimmt eines auf. Die Lösung wird zu einer, die eine konjugierte Base – das Produkt der Säure, die ein Proton verloren hat – und eine konjugierte Säure enthält. Theoretisch kann diese Reaktion in beide Richtungen erfolgen. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, wird dies geschrieben als:

HA + H₂O <==> H₃Ö⁺ + A^-

Es ist möglich, diese Stärke der ursprünglichen Säure zu bestimmen, indem die Konzentrationen der konjugierten Säure und Base durch die Konzentrationen der ursprünglichen Säure und Base geteilt werden. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, wird es aus der Gleichung herausgelassen. Diese Operation liefert Ihnen die Dissoziationskonstante Ka:

Ka=[H₃Ö⁺][EIN^-]/[HA]

Wenn Ka groß ist, bedeutet dies, dass die konjugierten Ionen nicht stark genug sind, um die Reaktion in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, was auf eine starke Säure hindeutet.

Die Dissoziationskonstante für eine starke Säure kann bis zu 10. betragen⁷, während es für eine schwache Säure nur 10. betragen kann^-12. Um eine überschaubarere Zahl zu erstellen, haben Chemiker den pKa-Wert erstellt:

pKa = -log Ka

Eine starke Säure mit einer Dissoziationskonstante von 10⁷ hat einen pKa von -7, während eine schwache Säure mit einer Dissoziationskonstante von 10^-12 hat einen pKa von 12. Abgesehen davon, dass sie einfacher zu verarbeiten sind, haben pKa-Werte ein umgekehrtes Verhältnis zur Säurestärke. Mit anderen Worten, ein niedriger pKa weist auf eine starke Säure hin und umgekehrt.

In einigen Tabellen finden Sie möglicherweise den pKa-Wert aufgelistet, aber Sie müssen den Ka-Wert möglicherweise in Ihre Gleichungen einfügen. Die von Ihnen durchgeführte mathematische Operation lautet Ka = antilog (-pKa). Sie lösen dies, indem Sie beide Seiten der ursprünglichen Beziehung auf Zehnerpotenzen erhöhen, um Folgendes zu erhalten:

Ka = 10^(-pKa)

Wenn pKa eine ganze Zahl wie -7 ist, ist diese Operation einfach durchzuführen, aber wenn es einen Bruch wie 7,5 enthält, müssen Sie den Wert möglicherweise in einer Tabelle nachschlagen. Sie können es auch auf einem wissenschaftlichen Taschenrechner finden, indem Sie die Zahl eingeben und die Exponententaste drücken, die entweder wie ein Hut (^) aussieht oder mit 10. bezeichnet ist^x. Denken Sie daran, dass pKa als gewöhnlicher Logarithmus (Basis 10) und nicht als natürlicher Logarithmus (Basis e) ausgedrückt wird um eine Tabelle zu finden oder eine Funktion auf Ihrem Taschenrechner auszuwählen, die die Zahl in eine Zehnerpotenz statt in eine Zehnerpotenz erhöht e.