Come calcolare i valori di pKa

Nella formulazione Bronsted-Lowry di acidi e basi, un acido è un composto che rilascia un protone in soluzione, mentre una base è un composto che accetta un protone. Quando un acido di Bronsted si dissolve in un solvente, produce una base coniugata, mentre allo stesso tempo il solvente funge da base e produce un acido coniugato. Dividendo le concentrazioni di acido coniugato e base, per le concentrazioni dei composti originali si ottiene la costante di equivalenza K_eq, che è una misura di quanto è forte l'acido originale. I chimici si riferiscono a K_eq come il valore Ka della reazione quando il solvente è acqua. Questo numero può variare di molti ordini di grandezza, quindi per facilitare i calcoli, i chimici di solito usano il numero pKa, che è il logaritmo negativo del valore Ka.

Quando un acido generico (HA) si dissolve in acqua, dona un protone e il prodotto della reazione è costituito da H₃oh⁺ e A^-, che è la base coniugata della reazione. A seconda delle capacità relative di HA di donare protoni e A

I chimici determinano la forza di un acido (Ka) misurando le concentrazioni di HA, H₃0⁺ e A^- all'equilibrio e dividendo le concentrazioni dei prodotti per la concentrazione dell'acido originale. Poiché la concentrazione dell'acqua è una costante, la escludono dall'equazione.

Ka = [H₃oh⁺] [A^-]/[HA]

I valori di Ka possono essere molto grandi o molto piccoli. Ad esempio, il valore Ka per l'acido cloridrico (HCl) è di circa 10⁷, mentre il valore Ka per l'acido ascorbico (vitamina C) è 1,6 X 10^-12. Lavorare con tali numeri è scomodo, quindi per semplificare le cose, i chimici hanno definito il numero pKa come:

pKa = -log Ka

Secondo questa definizione, il valore pKa per l'acido cloridrico è -log 10⁷ = -7, mentre il pKa per l'acido ascorbico è -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Come è evidente, più piccolo è il numero di pKa, più forte è l'acido.

Un logaritmo è fondamentalmente l'opposto di un esponente. Se abbiamo un'espressione come log₁₀x = y, possiamo trovare x portando l'esponente in base 10 di entrambi i membri: 10^{log x} = 10^sì. Per definizione, 10^logx = x, quindi l'espressione diventa x = 10^sì. Il valore pKa è un logaritmo negativo, il che significa che quando l'equazione -log x = y è invertita, x è uguale a un esponente negativo 10^-y, che è un numero piccolo se y è grande e un numero grande se y è piccolo.

In pratica, trovare i logaritmi può essere complicato, quindi la maggior parte degli scienziati usa tabelle logaritmiche o una calcolatrice scientifica. Per trovare un logaritmo in base 10 su una calcolatrice scientifica, inserisci il valore del logaritmo e tocca "log₁₀" chiave.