Lorsqu'ils citent la force d'un acide, les chimistes utilisent souvent la constante de dissociation, Ka, mais ce nombre peut varier de plusieurs ordres de grandeur d'un acide à l'autre. Pour créer un nombre plus gérable, les chimistes définissent la valeur pKa comme le logarithme négatif de la valeur Ka: pKa = -log Ka. Si vous connaissez déjà la valeur pKa d'un acide et que vous avez besoin de la valeur Ka, vous la trouvez en prenant le antilog. En pratique, cela signifie élever les deux côtés de l'égalité aux exposants de 10.
Définition de Ka
Dans la formulation d'acides en solution de Bronsted-Lowry, l'acide donne un proton et la solution en accepte un. La solution devient une solution contenant une base conjuguée – qui est le produit de l'acide ayant perdu un proton – et un acide conjugué. Théoriquement, cette réaction peut se produire dans les deux sens. Lorsque le solvant est de l'eau, cela s'écrit :
HA + H2O <==> H3O+ + Un-
Il est possible de déterminer cette force de l'acide d'origine en divisant les concentrations de l'acide et de la base conjugués par les concentrations de l'acide et de la base d'origine. Lorsque le solvant est de l'eau, il est exclu de l'équation. Cette opération vous donne la constante de dissociation Ka :
Ka=[H3O+][UNE-]/[HA]
Lorsque Ka est grand, cela signifie que les ions conjugués ne sont pas assez forts pour déplacer la réaction dans la direction opposée, ce qui indique un acide fort.
pKa rend les choses plus faciles
La constante de dissociation d'un acide fort peut atteindre 107, tandis que pour un acide faible, il peut être aussi bas que 10-12. Pour créer un nombre plus gérable, les chimistes ont créé la valeur pKa :
pKa = -log Ka
Un acide fort avec une constante de dissociation de 107 a un pKa de -7, tandis qu'un acide faible avec une constante de dissociation de 10-12 a un pKa de 12. En plus d'être plus faciles à travailler, les valeurs de pKa ont une relation inverse avec la force de l'acide. En d'autres termes, un faible pKa indique un acide fort et vice versa.
Conversion de pKa en Ka
Dans certains tableaux, vous pouvez trouver la valeur pKa répertoriée, mais vous aurez peut-être besoin de la valeur Ka pour vous connecter à vos équations. L'opération mathématique que vous effectuez est Ka = antilog (-pKa). Vous résolvez ce problème en élevant les deux côtés de la relation d'origine aux puissances de 10 pour obtenir :
Ka = 10(-pKa)
Lorsque pKa est un nombre entier, tel que -7, cette opération est facile à effectuer, mais lorsqu'elle contient une fraction, telle que 7,5, vous devrez peut-être rechercher la valeur dans un tableau. Vous pouvez également le trouver sur une calculatrice scientifique en entrant le nombre et en appuyant sur la touche d'exposant, qui ressemble à un chapeau (^) ou est indiquée par 10X. N'oubliez pas que pKa est exprimé en logarithme commun (base 10) et non en logarithme népérien (base e), vous voulez donc pour trouver un tableau ou sélectionner une fonction sur votre calculatrice qui élève le nombre à une puissance de 10 plutôt qu'à une puissance de e.