Hogyan számoljuk ki a pKa értékeket

A savak és bázisok Bronsted-Lowry készítményében a sav olyan vegyület, amely oldatban protont szabadít fel, míg a bázis protont elfogadó vegyület. Amikor a Bronsted sav oldószerben oldódik, konjugált bázist állít elő, miközben az oldószer bázisként működik és konjugátumot állít elő. Ha a konjugált sav és a bázis koncentrációját elosztjuk az eredeti vegyületek koncentrációival az eredeti vegyületek koncentrációival, akkor a K ekvivalenciaállandót kapjuk_{egyenértékű}, ami annak mércéje, hogy az eredeti sav mennyire erős. A vegyészek K-ra hivatkoznak_{egyenértékű} mint a reakció Ka-értéke, ha az oldószer víz. Ez a szám sok nagyságrenddel változhat, ezért a számítások megkönnyítése érdekében a vegyészek általában a pKa-számot használják, amely a Ka-érték negatív logaritmusa.

Amikor egy generikus sav (HA) feloldódik a vízben, protont adományoz, és a reakció terméke hidrogénből áll.₃O⁺ és A^-, amely a reakció konjugált bázisa. Attól függően, hogy a HA milyen relatív képességekkel rendelkezik donorok és A protonok adományozására

A kémikusok meghatározzák egy sav (Ka) erősségét a HA, H koncentrációinak mérésével₃0⁺ és A^- egyensúlyban és elosztva a termékek koncentrációját az eredeti sav koncentrációjával. Mivel a víz koncentrációja állandó, kihagyják az egyenletből.

Ka = [H₃O⁺] [A^-]/[HA]

A Ka értékek lehetnek nagyon nagyok vagy nagyon kicsiek. Például a sósav (HCl) Ka értéke 10 körül van⁷, míg az aszkorbinsav (C-vitamin) Ka értéke 1,6 X 10^-12. Az ilyen számokkal való munka kényelmetlen, így a dolgok megkönnyítése érdekében a vegyészek a pKa-számot a következőképpen határozták meg:

pKa = -log Ka

E meghatározás szerint a sósav pKa értéke -log 10⁷ = -7, míg az aszkorbinsav pKa értéke -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Mint nyilvánvaló, minél kisebb a pKa-szám, annál erősebb a sav.

A logaritmus alapvetően az exponens ellentéte. Ha van olyan kifejezésünk, mint a log₁₀x = y, úgy találhatunk x-et, hogy a kitevőt mindkét oldal 10 alapjához vesszük: 10^{log x} = 10^y. Definíció szerint 10^logx = x, így a kifejezés x = 10 lesz^y. A pKa érték negatív logaritmus, ami azt jelenti, hogy amikor a -log x = y egyenlet megfordul, x egyenlő a negatív 10 kitevővel^-y, ami kis szám, ha y nagy, és nagy szám, ha y kicsi.

A gyakorlatban a logaritmusok megkeresése bonyolult lehet, ezért a legtöbb tudós logaritmus táblázatokat vagy tudományos számológépet használ. Ha egy tudományos számológépen meg akarja találni az alap 10 logaritmust, adja meg a logaritmus értékét, és koppintson a "log₁₀" kulcs.