Όταν αναφέρουν την ισχύ ενός οξέος, οι χημικοί χρησιμοποιούν συχνά τη σταθερά διαχωρισμού, Ka, αλλά αυτός ο αριθμός μπορεί να ποικίλει κατά διάφορες τάξεις μεγέθους από το ένα οξύ στο άλλο. Για να δημιουργήσουν έναν πιο διαχειρίσιμο αριθμό, οι χημικοί ορίζουν την τιμή pKa ως τον αρνητικό λογάριθμο της τιμής Ka: pKa = -log Κα. Εάν γνωρίζετε ήδη την τιμή pKa για ένα οξύ και χρειάζεστε την τιμή Ka, το βρίσκετε λαμβάνοντας το αντιλόγο. Στην πράξη, αυτό σημαίνει αύξηση των δύο πλευρών της ισότητας σε εκθέτες των 10.
Ορισμός του Ka
Στη σύνθεση Bronsted-Lowry των οξέων σε διάλυμα, το οξύ δίνει ένα πρωτόνιο και το διάλυμα δέχεται ένα. Το διάλυμα γίνεται ένα που περιέχει μια βάση συζεύγματος - που είναι το προϊόν του οξέος που έχει χάσει ένα πρωτόνιο - και ένα συζυγές οξύ. Θεωρητικά, αυτή η αντίδραση μπορεί να συμβεί και στις δύο κατευθύνσεις. Όταν ο διαλύτης είναι νερό, αυτό γράφεται ως:
ΗΑ + Η2O <==> Η3Ο+ + Α-
Είναι δυνατόν να προσδιοριστεί αυτή η αντοχή του αρχικού οξέος διαιρώντας τις συγκεντρώσεις του συζυγούς οξέος και της βάσης με τις συγκεντρώσεις του αρχικού οξέος και της βάσης. Όταν ο διαλύτης είναι νερό, παραμένει εκτός της εξίσωσης. Αυτή η λειτουργία σας δίνει τη σταθερά διαχωρισμού Ka:
Κα = [Η3Ο+][ΕΝΑ-] / [HA]
Όταν το Ka είναι μεγάλο, αυτό σημαίνει ότι τα συζευγμένα ιόντα δεν είναι αρκετά ισχυρά για να μετακινήσουν την αντίδραση προς την αντίθετη κατεύθυνση, κάτι που δείχνει ένα ισχυρό οξύ.
Το pKa κάνει τα πράγματα ευκολότερα
Η σταθερά διαχωρισμού για ένα ισχυρό οξύ μπορεί να είναι τόσο υψηλή όσο 107, ενώ για ένα ασθενές οξύ μπορεί να είναι τόσο χαμηλό όσο 10-12. Για να δημιουργήσουν έναν πιο διαχειρίσιμο αριθμό, οι χημικοί δημιούργησαν την τιμή pKa:
pKa = -log Κα
Ένα ισχυρό οξύ με σταθερά διαχωρισμού 107 έχει pKa -7, ενώ ένα ασθενές οξύ με σταθερά διαχωρισμού 10-12 έχει pKa 12. Εκτός από την ευκολότερη εργασία, οι τιμές pKa έχουν αντίστροφη σχέση με την αντοχή του οξέος. Με άλλα λόγια, ένα χαμηλό pKa δείχνει ένα ισχυρό οξύ και το αντίστροφο.
Μετατροπή από pKa σε Ka
Σε ορισμένους πίνακες, μπορεί να βρείτε την τιμή pKa που αναφέρεται, αλλά μπορεί να χρειαστείτε την τιμή Ka για να συνδέσετε τις εξισώσεις σας. Η μαθηματική λειτουργία που εκτελείτε είναι το Ka = antilog (-pKa). Το επιλύετε ανεβάζοντας και τις δύο πλευρές της αρχικής σχέσης σε εξουσίες 10 για να λάβετε:
Κα = 10(-pKa)
Όταν το pKa είναι ακέραιος αριθμός, όπως -7, αυτή η λειτουργία είναι εύκολη στην εκτέλεση, αλλά όταν περιέχει ένα κλάσμα, όπως το 7.5, ίσως χρειαστεί να αναζητήσετε την τιμή σε έναν πίνακα. Μπορείτε επίσης να τον βρείτε σε μια επιστημονική αριθμομηχανή εισάγοντας τον αριθμό και πατώντας το εκθετικό πλήκτρο, το οποίο είτε μοιάζει με καπέλο (^) είτε συμβολίζεται με 10Χ. Θυμηθείτε ότι το pKa εκφράζεται ως κοινός λογάριθμος (βάση 10) και όχι ως φυσικός λογάριθμος (βάση ε), έτσι θέλετε για να βρείτε έναν πίνακα ή να επιλέξετε μια συνάρτηση στην αριθμομηχανή σας που αυξάνει τον αριθμό σε ισχύ 10 αντί για ισχύ μι.