При указании силы кислоты химики часто используют константу диссоциации Ka, но это число может варьироваться на несколько порядков от одной кислоты к другой. Чтобы создать более управляемое число, химики определяют значение pKa как отрицательный логарифм значения Ka: pKa = -log Ка. Если вы уже знаете значение pKa для кислоты и вам нужно значение Ka, вы найдете его, взяв антилогарифм. На практике это означает возведение обеих частей равенства до 10.
Определение слова Ka
В формулировке кислот Бренстеда-Лоури в растворе кислота отдает протон, а раствор принимает его. Раствор становится одним, содержащим сопряженное основание, которое является продуктом кислоты, потерявшей протон, и сопряженную кислоту. Теоретически такая реакция может происходить в обоих направлениях. Когда растворителем является вода, это записывается как:
HA + H2O <==> H3O+ + А-
Эту силу исходной кислоты можно определить, разделив концентрации конъюгированной кислоты и основания на концентрации исходной кислоты и основания. Когда растворителем является вода, это не учитывается. Эта операция дает вам константу диссоциации Ka:
Ka = [H3O+] [A-] / [HA]
Когда Ka велико, это означает, что ионы конъюгата недостаточно сильны, чтобы переместить реакцию в противоположном направлении, что указывает на сильную кислоту.
pKa упрощает работу
Константа диссоциации сильной кислоты может достигать 107, в то время как для слабой кислоты он может составлять всего 10-12. Чтобы создать более управляемое число, химики создали значение pKa:
pKa = -log Ka
Сильная кислота с константой диссоциации 107 имеет pKa -7, в то время как слабая кислота с константой диссоциации 10-12 имеет pKa 12. Помимо того, что с ним легче работать, значения pKa имеют обратную зависимость от силы кислоты. Другими словами, низкий pKa указывает на сильную кислоту и наоборот.
Преобразование из pKa в Ka
В некоторых таблицах вы можете найти указанное значение pKa, но вам может потребоваться значение Ka для включения в ваши уравнения. Математическая операция, которую вы выполняете, - это Ka = antilog (-pKa). Вы решаете эту проблему, возводя обе стороны исходного отношения в степень 10, чтобы получить:
Ka = 10(-pKa)
Когда pKa представляет собой целое число, например -7, эту операцию легко выполнить, но если оно содержит дробную часть, например 7,5, вам, возможно, придется искать значение в таблице. Вы также можете найти его на научном калькуляторе, введя число и нажав кнопку экспоненты, которая либо выглядит как шляпа (^), либо обозначается цифрой 10.Икс. Помните, что pKa выражается как десятичный логарифм (основание 10), а не как натуральный логарифм (основание e), поэтому вы хотите найти таблицу или выбрать на калькуляторе функцию, которая возводит число в степень 10, а не в степень е.