Comment calculer les valeurs pKa

Dans la formulation des acides et des bases de Bronsted-Lowry, un acide est un composé qui libère un proton en solution, tandis qu'une base est un composé qui accepte un proton. Lorsqu'un acide de Bronsted se dissout dans un solvant, il produit une base conjuguée, tandis qu'en même temps le solvant agit comme une base et produit un acide conjugué. En divisant les concentrations d'acide conjugué et de base, par les concentrations des composés d'origine produit la constante d'équivalence K_éq, qui est une mesure de la force de l'acide d'origine. Les chimistes se réfèrent à K_éq comme la valeur Ka de la réaction lorsque le solvant est l'eau. Ce nombre peut varier de plusieurs ordres de grandeur, donc pour faciliter les calculs, les chimistes utilisent généralement le nombre pKa, qui est le logarithme négatif de la valeur Ka.

Lorsqu'un acide générique (HA) se dissout dans l'eau, il donne un proton, et le produit de la réaction se compose de H₃O⁺ et un^-, qui est la base conjuguée de la réaction. Selon les capacités relatives de HA à donner des protons et A

Les chimistes déterminent la force d'un acide (Ka) en mesurant les concentrations de HA, H₃0⁺ et un^- à l'équilibre et en divisant les concentrations des produits par la concentration de l'acide d'origine. Parce que la concentration de l'eau est une constante, ils la laissent hors de l'équation.

Ka = [H₃O⁺] [UNE^-]/[HA]

Les valeurs Ka peuvent être très grandes ou très petites. Par exemple, la valeur Ka pour l'acide chlorhydrique (HCl) est d'environ 10⁷, tandis que la valeur Ka pour l'acide ascorbique (vitamine C) est de 1,6 X 10^-12. Travailler avec de tels nombres n'est pas pratique, donc pour faciliter les choses, les chimistes ont défini le nombre pKa comme :

pKa = -log Ka

Selon cette définition, la valeur pKa de l'acide chlorhydrique est de -log 10⁷ = -7, alors que le pKa de l'acide ascorbique est -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Comme cela est évident, plus le nombre de pKa est petit, plus l'acide est fort.

Un logarithme est fondamentalement l'opposé d'un exposant. Si nous avons une expression telle que log₁₀x = y, on peut trouver x en prenant l'exposant à la base 10 des deux côtés: 10^{journal x} = 10^oui. Par définition, 10^logx = x, donc l'expression devient x = 10^oui. La valeur pKa est un logarithme négatif, ce qui signifie que lorsque l'équation -log x = y est inversée, x est égal à un exposant négatif 10^-y, qui est un petit nombre si y est grand et un grand nombre si y est petit.

En pratique, trouver les logarithmes peut être compliqué, c'est pourquoi la plupart des scientifiques utilisent des tables de logarithmes ou une calculatrice scientifique. Pour trouver un logarithme en base 10 sur une calculatrice scientifique, vous entrez la valeur du logarithme et appuyez sur le "log₁₀" clé.