Como calcular valores de pKa

Na formulação de Bronsted-Lowry de ácidos e bases, um ácido é um composto que libera um próton em solução, enquanto uma base é um composto que aceita um próton. Quando um ácido de Bronsted se dissolve em um solvente, ele produz uma base conjugada, enquanto ao mesmo tempo o solvente atua como uma base e produz um ácido conjugado. Dividindo as concentrações de ácido e base conjugados, pelas concentrações dos compostos originais, obtém-se a constante de equivalência K_eq, que é uma medida de quão forte é o ácido original. Químicos referem-se a K_eq como o valor Ka da reação quando o solvente é água. Esse número pode variar em várias ordens de magnitude, portanto, para facilitar os cálculos, os químicos geralmente usam o número pKa, que é o logaritmo negativo do valor Ka.

Quando um ácido genérico (HA) se dissolve em água, doa um próton, e o produto da reação consiste em H₃O⁺ e A^-, que é a base conjugada da reação. Dependendo das habilidades relativas do HA para doar prótons e A

Os químicos determinam a força de um ácido (Ka) medindo as concentrações de HA, H₃0⁺ e A^- em equilíbrio e dividindo as concentrações dos produtos pela concentração do ácido original. Como a concentração de água é uma constante, eles a deixam fora da equação.

Ka = [H₃O⁺] [UMA^-] / [HA]

Os valores Ka podem ser muito grandes ou muito pequenos. Por exemplo, o valor Ka para ácido clorídrico (HCl) é cerca de 10⁷, enquanto o valor Ka para o ácido ascórbico (vitamina C) é 1,6 X 10^-12. Trabalhar com esses números é inconveniente, então, para tornar as coisas mais fáceis, os químicos definiram o número pKa como:

pKa = -log Ka

De acordo com esta definição, o valor de pKa para ácido clorídrico é -log 10⁷ = -7, enquanto o pKa para ácido ascórbico é -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Como é evidente, quanto menor o número de pKa, mais forte é o ácido.

Um logaritmo é basicamente o oposto de um expoente. Se tivermos uma expressão como log₁₀x = y, podemos encontrar x levando o expoente à base 10 de ambos os lados: 10^{log x} = 10^y. Por definição, 10^logx = x, então a expressão se torna x = 10^y. O valor de pKa é um logaritmo negativo, o que significa que quando a equação -log x = y é revertida, x é igual a um expoente negativo 10^-y, que é um número pequeno se y for grande e um número grande se y for pequeno.

Na prática, encontrar os logaritmos pode ser complicado, então a maioria dos cientistas usa tabelas de logaritmos ou uma calculadora científica. Para encontrar um logaritmo de base 10 em uma calculadora científica, você insere o valor do logaritmo e toca no botão "log₁₀" chave.