როგორ გამოვთვალოთ pKa მნიშვნელობები

მჟავებისა და ბაზების ბრონსტედ-ლოურის ფორმულირებაში მჟავა არის ნაერთი, რომელიც გამოყოფს პროტონს ხსნარში, ხოლო ფუძე არის ნაერთი, რომელიც იღებს პროტონს. როდესაც ბრონსტედის მჟავა იხსნება გამხსნელში, ის წარმოქმნის კონიუგირებულ ფუძეს, ამავე დროს გამხსნელი მოქმედებს როგორც ფუძე და წარმოქმნის კონიუგირებულ მჟავას. კონიუგატ მჟავას და ფუძის კონცენტრაციების დაყოფა, ორიგინალური ნაერთების კონცენტრაციებით წარმოქმნის ექვივალენტურობის მუდმივ K_ეკვ, რაც იმის საზომია, თუ რამდენად ძლიერია ორიგინალური მჟავა. ქიმიკოსები მოიხსენიებენ კ_ეკვ როგორც რეაქციის Ka მნიშვნელობა, როდესაც გამხსნელი წყალია. ეს რიცხვი შეიძლება განსხვავდებოდეს სიდიდის მრავალი რიგის მიხედვით, ამიტომ გამოთვლების გასამარტივებლად ქიმიკოსები ჩვეულებრივ იყენებენ pKa რიცხვს, რომელიც Ka მნიშვნელობის უარყოფითი ლოგარითმია.

როდესაც ზოგადი მჟავა (HA) იხსნება წყალში, ის აჩუქებს პროტონს, ხოლო რეაქციის პროდუქტი შედგება H₃ო⁺ და ა^-, რომელიც არის რეაქციის კონიუგირებული ბაზა. დამოკიდებულია HA– ს ფარდობით შესაძლებლობებზე პროტონის და ა^-

ქიმიკოსები განსაზღვრავენ მჟავას (კა) სიმკვრივეს HA, H კონცენტრაციების გაზომვით₃0⁺ და ა^- წონასწორობაზე და პროდუქტების კონცენტრაციების დაყოფა თავდაპირველი მჟავის კონცენტრაციაზე. იმის გამო, რომ წყლის კონცენტრაცია მუდმივია, ისინი ტოვებენ მას განტოლებას.

კა = [ჰ₃ო⁺] [ა^-] / [HA]

Ka მნიშვნელობები შეიძლება იყოს ძალიან დიდი ან ძალიან მცირე. მაგალითად, მარილმჟავას (HCl) Ka- ს მნიშვნელობა დაახლოებით 10-ია⁷ხოლო ასკორბინის მჟავას (C ვიტამინი) Ka მაჩვენებელი 1,6 X 10^-12. ასეთ რიცხვებთან მუშაობა მოუხერხებელია, ამიტომ საქმეების გასაადვილებლად ქიმიკოსებმა pKa ნომერი განსაზღვრეს შემდეგნაირად:

pKa = -ლოგ კა

ამ განმარტების თანახმად, მარილმჟავასთვის pKa მნიშვნელობა არის -log 10⁷ = -7, ხოლო pKa ასკორბინის მჟავასთვის არის -log (1,6 x 10)^-12) = 11.80. როგორც აშკარაა, რაც უფრო მცირეა pKa რიცხვი, მით უფრო ძლიერია მჟავა.

ლოგარითმი ძირითადად არის ექსპონენტის საპირისპირო. თუ გვაქვს ისეთი გამოთქმა, როგორიცაა log₁₀x = y, x -ს პოვნა შეგვიძლია ორივე მხარის 10-ის ძირისკენ ექსპონენტის აღებით: 10^{ჟურნალი x} = 10^y. განმარტებით, 10^logx = x, ასე რომ გამოხატვა ხდება x = 10^y. PKa მნიშვნელობა არის უარყოფითი ლოგარითმი, რაც ნიშნავს, როდესაც განტოლება -log x = y შებრუნდება, x უდრის უარყოფით ექსპონატს 10^-აი, რაც მცირე რიცხვია, თუ y დიდია და დიდი თუ y მცირე.

პრაქტიკაში, ლოგარითმების პოვნა შეიძლება გართულდეს, ამიტომ მეცნიერთა უმეტესობა იყენებს ლოგარითმის ცხრილებს ან სამეცნიერო კალკულატორს. სამეცნიერო კალკულატორზე 10-იანი ფუძის ლოგარითმის მოსაძებნად შედით ლოგარითმის მნიშვნელობას და შეეხეთ "ჟურნალს"₁₀" გასაღები.