Cum se calculează valorile pKa

În formularea Bronsted-Lowry de acizi și baze, un acid este un compus care eliberează un proton în soluție, în timp ce o bază este un compus care acceptă un proton. Când un acid Bronsted se dizolvă într-un solvent, produce o bază conjugată, în timp ce solventul acționează ca bază și produce un acid conjugat. Împărțirea concentrațiilor de acid conjugat și bază, la concentrațiile compușilor originali produce constanta de echivalență K_echiv, care este o măsură a cât de puternic este acidul original. Chimiștii se referă la K_echiv ca valoare Ka a reacției atunci când solventul este apă. Acest număr poate varia cu multe ordine de mărime, astfel încât pentru a face calculele mai ușoare, chimiștii folosesc de obicei numărul pKa, care este logaritmul negativ al valorii Ka.

Când un acid generic (HA) se dizolvă în apă, donează un proton, iar produsul reacției constă din H₃O⁺ și A^-, care este baza conjugată a reacției. În funcție de abilitățile relative ale HA de a dona protoni și A

Chimiștii determină puterea unui acid (Ka) prin măsurarea concentrațiilor de HA, H₃0⁺ și A^- la echilibru și împărțind concentrațiile produselor la concentrația acidului original. Deoarece concentrația apei este o constantă, ei o lasă în afara ecuației.

Ka = [H₃O⁺] [A^-]/[HA]

Valorile Ka pot fi foarte mari sau foarte mici. De exemplu, valoarea Ka pentru acidul clorhidric (HCI) este de aproximativ 10⁷, în timp ce valoarea Ka pentru acidul ascorbic (vitamina C) este de 1,6 X 10^-12. Lucrul cu astfel de numere este incomod, deci pentru a ușura lucrurile, chimiștii au definit numărul pKa ca:

pKa = -log Ka

Conform acestei definiții, valoarea pKa pentru acidul clorhidric este -log 10⁷ = -7, în timp ce pKa pentru acidul ascorbic este -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. După cum este evident, cu cât numărul pKa este mai mic, cu atât acidul este mai puternic.

Un logaritm este practic opusul unui exponent. Dacă avem o expresie precum log₁₀x = y, putem găsi x luând exponentul la baza 10 a ambelor părți: 10^{jurnalul x} = 10^y. Prin definiție, 10^logx = x, deci expresia devine x = 10^y. Valoarea pKa este un logaritm negativ, ceea ce înseamnă că atunci când ecuația -log x = y este inversată, x este egal cu un exponent negativ 10^{- da}, care este un număr mic dacă y este mare și un număr mare dacă y este mic.

În practică, găsirea logaritmilor poate fi complicată, astfel încât majoritatea oamenilor de știință folosesc tabele de logaritmi sau un calculator științific. Pentru a găsi un logaritm de bază 10 pe un calculator științific, introduceți valoarea logaritmului și atingeți „jurnalul”₁₀"cheie.