Cómo calcular los valores de pKa

En la formulación de ácidos y bases de Bronsted-Lowry, un ácido es un compuesto que libera un protón en solución, mientras que una base es un compuesto que acepta un protón. Cuando un ácido de Bronsted se disuelve en un solvente, produce una base conjugada, mientras que al mismo tiempo el solvente actúa como base y produce un ácido conjugado. Dividiendo las concentraciones de ácido y base conjugados, por las concentraciones de los compuestos originales, se obtiene la constante de equivalencia K_eq, que es una medida de la fuerza del ácido original. Los químicos se refieren a K_eq como el valor de Ka de la reacción cuando el disolvente es agua. Este número puede variar en muchos órdenes de magnitud, por lo que para facilitar los cálculos, los químicos suelen utilizar el número pKa, que es el logaritmo negativo del valor Ka.

Cuando un ácido genérico (HA) se disuelve en agua, dona un protón y el producto de la reacción consiste en H₃O⁺ y A^-, que es la base conjugada de la reacción. Dependiendo de las capacidades relativas de HA para donar protones y A

Los químicos determinan la fuerza de un ácido (Ka) midiendo las concentraciones de HA, H₃0⁺ y A^- en equilibrio y dividiendo las concentraciones de los productos por la concentración del ácido original. Debido a que la concentración de agua es una constante, la dejan fuera de la ecuación.

Ka = [H₃O⁺] [A^-]/[DECIR AH]

Los valores de Ka pueden ser muy grandes o muy pequeños. Por ejemplo, el valor de Ka para el ácido clorhídrico (HCl) es de alrededor de 10⁷, mientras que el valor de Ka para el ácido ascórbico (vitamina C) es 1,6 X 10^-12. Trabajar con tales números es inconveniente, por lo que para facilitar las cosas, los químicos han definido el número pKa como:

pKa = -log Ka

Según esta definición, el valor de pKa para el ácido clorhídrico es -log 10⁷ = -7, mientras que el pKa para el ácido ascórbico es -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Como es evidente, cuanto menor es el número de pKa, más fuerte es el ácido.

Un logaritmo es básicamente lo opuesto a un exponente. Si tenemos una expresión como log₁₀x = y, podemos encontrar x llevando el exponente a la base 10 de ambos lados: 10^{log x} = 10^y. Por definición, 10^logx = x, entonces la expresión se convierte en x = 10^y. El valor de pKa es un logaritmo negativo, lo que significa que cuando la ecuación -log x = y se invierte, x es igual a un exponente negativo 10^-y, que es un número pequeño si y es grande y un número grande si y es pequeño.

En la práctica, encontrar los logaritmos puede ser complicado, por lo que la mayoría de los científicos usan tablas de logaritmos o una calculadora científica. Para encontrar un logaritmo en base 10 en una calculadora científica, ingrese el valor del logaritmo y presione el botón "log₁₀" clave.