Bij het noemen van de sterkte van een zuur gebruiken scheikundigen vaak de dissociatieconstante Ka, maar dit aantal kan van het ene zuur tot het andere met verschillende ordes van grootte variëren. Om een beter hanteerbaar getal te creëren, definiëren scheikundigen de pKa-waarde als de negatieve logaritme van de Ka-waarde: pKa = -log Ka. Als je de pKa-waarde van een zuur al weet en je hebt de Ka-waarde nodig, dan vind je deze door de antiloog. In de praktijk betekent dit dat beide zijden van de gelijkheid worden verhoogd tot exponenten van 10.
Definitie van Ka
In de Bronsted-Lowry-formulering van zuren in oplossing, doneert het zuur een proton en de oplossing accepteert er een. De oplossing wordt er een die een geconjugeerde base bevat - wat het product is van het zuur dat een proton heeft verloren - en een geconjugeerd zuur. Theoretisch kan deze reactie in beide richtingen plaatsvinden. Als het oplosmiddel water is, wordt dit geschreven als:
HA + H2O <==> H3O+ + A-
Het is mogelijk om deze sterkte van het oorspronkelijke zuur te bepalen door de concentraties van het geconjugeerde zuur en base te delen door de concentraties van het oorspronkelijke zuur en base. Als het oplosmiddel water is, wordt het buiten de vergelijking gelaten. Deze bewerking geeft je de dissociatieconstante Ka:
Ka=[H3O+][EEN-]/[HA]
Als Ka groot is, betekent dit dat de geconjugeerde ionen niet sterk genoeg zijn om de reactie in de tegenovergestelde richting te verplaatsen, wat wijst op een sterk zuur.
pKa maakt dingen gemakkelijker
De dissociatieconstante voor een sterk zuur kan oplopen tot 107, terwijl het voor een zwak zuur zo laag kan zijn als 10-12. Om een beter beheersbaar aantal te creëren, hebben scheikundigen de pKa-waarde gemaakt:
pKa = -log Ka
Een sterk zuur met een dissociatieconstante van 107 heeft een pKa van -7, terwijl een zwak zuur met een dissociatieconstante van 10-12 heeft een pKa van 12. Behalve dat ze gemakkelijker zijn om mee te werken, hebben pKa-waarden een omgekeerde relatie met de zuursterkte. Met andere woorden, een lage pKa duidt op een sterk zuur en vice versa.
Converteren van pKa naar Ka
In sommige tabellen vindt u de pKa-waarde mogelijk vermeld, maar u hebt mogelijk de Ka-waarde nodig om in uw vergelijkingen aan te sluiten. De wiskundige bewerking die u uitvoert is Ka = antilog (-pKa). Je lost dit op door beide zijden van de oorspronkelijke relatie te verhogen tot machten van 10 om te krijgen:
Ka = 10(-pKa)
Als pKa een geheel getal is, zoals -7, is deze bewerking gemakkelijk uit te voeren, maar als het een breuk bevat, zoals 7,5, moet u de waarde wellicht opzoeken in een tabel. Je kunt het ook vinden op een wetenschappelijke rekenmachine door het getal in te voeren en op de exponent-toets te drukken, die ofwel op een hoed (^) lijkt of wordt aangeduid met 10X. Onthoud dat pKa wordt uitgedrukt als een gewone logaritme (grondtal 10) en niet als een natuurlijke logaritme (grondtal e), dus je wilt om een tabel te zoeken of een functie op uw rekenmachine te selecteren die het getal verhoogt tot een macht van 10 in plaats van een macht van e.
