Jak przekonwertować pKa na Ka

Cytując moc kwasu, chemicy często używają stałej dysocjacji Ka, ale liczba ta może się różnić o kilka rzędów wielkości w zależności od kwasu. Aby stworzyć łatwiejszą do opanowania liczbę, chemicy definiują wartość pKa jako ujemny logarytm wartości Ka: pKa = -log Ka. Jeśli znasz już wartość pKa dla kwasu i potrzebujesz wartości Ka, możesz ją znaleźć, biorąc antylog. W praktyce oznacza to podniesienie obu stron równości do wykładników 10.

W formulacji kwasów w roztworze Bronsteda-Lowry'ego kwas oddaje proton, a roztwór go przyjmuje. Roztwór staje się roztworem zawierającym sprzężoną zasadę – będącą produktem utraty protonu przez kwas – oraz sprzężony kwas. Teoretycznie ta reakcja może zachodzić w obu kierunkach. Gdy rozpuszczalnikiem jest woda, zapisuje się to jako:

HA + H₂O <==> H₃O⁺ + A^-

Możliwe jest określenie tej mocy wyjściowego kwasu przez podzielenie stężeń sprzężonego kwasu i zasady przez stężenia wyjściowego kwasu i zasady. Gdy rozpuszczalnikiem jest woda, jest ona pomijana w równaniu. Ta operacja daje stałą dysocjacji Ka:

Ka=[H₃O⁺][ZA^-]/[H]

Kiedy Ka jest duże, oznacza to, że jony sprzężone nie są wystarczająco silne, aby przesunąć reakcję w przeciwnym kierunku, co wskazuje na silny kwas.

Stała dysocjacji mocnego kwasu może wynosić nawet 10⁷, podczas gdy dla słabego kwasu może wynosić nawet 10^-12. Aby stworzyć łatwiejszą do zarządzania liczbę, chemicy stworzyli wartość pKa:

pKa = -log Ka

Mocny kwas o stałej dysocjacji 10⁷ ma pKa -7, natomiast słaby kwas o stałej dysocjacji 10^-12 ma pKa 12. Poza tym, że łatwiej się z nimi pracuje, wartości pKa mają odwrotną zależność od siły kwasu. Innymi słowy, niskie pKa wskazuje na mocny kwas i odwrotnie.

W niektórych tabelach możesz znaleźć podaną wartość pKa, ale możesz potrzebować wartości Ka, aby podłączyć ją do swoich równań. Wykonywana operacja matematyczna to Ka = antylog (-pKa). Rozwiązujesz to, podnosząc obie strony pierwotnej relacji do potęgi 10, aby uzyskać:

Ka = 10^(-pKa)

Gdy pKa jest liczbą całkowitą, taką jak -7, operacja ta jest łatwa do wykonania, ale gdy zawiera ułamek, na przykład 7,5, może być konieczne wyszukanie wartości w tabeli. Możesz go również znaleźć na kalkulatorze naukowym, wprowadzając liczbę i naciskając klawisz wykładnika, który wygląda jak kapelusz (^) lub jest oznaczony przez 10^x. Pamiętaj, że pKa jest wyrażone jako logarytm pospolity (podstawa 10), a nie logarytm naturalny (podstawa e), więc chcesz znaleźć tabelę lub wybrać funkcję na kalkulatorze, która podnosi liczbę do potęgi 10 zamiast potęgi mi.