Ako vypočítať hodnoty pKa

Vo formulácii Bronsted-Lowry z kyselín a zásad je kyselina zlúčenina, ktorá uvoľňuje protón v roztoku, zatiaľ čo báza je zlúčenina, ktorá prijíma protón. Keď sa kyselina Bronstedová rozpustí v rozpúšťadle, vytvára konjugovanú bázu, zatiaľ čo rozpúšťadlo funguje ako báza a vytvára konjugovanú kyselinu. Vydelením koncentrácií kyseliny a bázy konjugátu koncentráciami pôvodných zlúčenín sa získa ekvivalenčná konštanta K._ekv, čo je mierka toho, aká silná je pôvodná kyselina. Chemici odkazujú na K._ekv ako hodnota Ka reakcie, keď je rozpúšťadlom voda. Toto číslo sa môže líšiť o mnoho rádov, takže pre uľahčenie výpočtov chemici zvyčajne používajú číslo pKa, čo je záporný logaritmus hodnoty Ka.

Keď sa generická kyselina (HA) rozpustí vo vode, poskytne protón a produkt reakcie pozostáva z H₃O⁺ a A^-, ktorá je konjugovanou bázou reakcie. V závislosti od relatívnych schopností HA darovať protóny a A^- na ich prijatie môže reakcia prebiehať aj opačným smerom, až kým sa nakoniec nedosiahne rovnováha.

Chemici stanovujú silu kyseliny (Ka) meraním koncentrácií HA, H₃0⁺ a A^- v rovnováhe a vydelením koncentrácií produktov koncentráciou pôvodnej kyseliny. Pretože koncentrácia vody je konštantná, vynechávajú ju z rovnice.

Ka = [H₃O⁺] [A.^-] / [HA]

Hodnoty Ka môžu byť veľmi veľké alebo veľmi malé. Napríklad hodnota Ka pre kyselinu chlorovodíkovú (HCl) je okolo 10⁷, zatiaľ čo hodnota Ka pre kyselinu askorbovú (vitamín C) je 1,6 x 10^-12. Práca s takýmito číslami je nepohodlná, takže aby to bolo jednoduchšie, chemici definovali číslo pKa ako:

pKa = -log Ka

Podľa tejto definície je hodnota pKa pre kyselinu chlorovodíkovú -log 10⁷ = -7, zatiaľ čo pKa pre kyselinu askorbovú je -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Ako je zrejmé, čím menšie je číslo pKa, tým silnejšia je kyselina.

Logaritmus je v podstate opakom exponenta. Ak máme výraz ako log₁₀x = y, x nájdeme tak, že exponent prenesieme na základňu 10 oboch strán: 10^{prihlásiť x} = 10^r. Podľa definície 10^logx = x, takže výraz sa stane x = 10^r. Hodnota pKa je záporný logaritmus, čo znamená, že keď je rovnica -log x = y obrátená, x sa rovná zápornému exponentu 10^-y, čo je malé číslo, ak je y veľké, a veľké číslo, ak je y malé.

V praxi môže byť hľadanie logaritmov komplikované, takže väčšina vedcov používa logaritmické tabuľky alebo vedeckú kalkulačku. Ak chcete nájsť základný 10 logaritmus na vedeckej kalkulačke, zadajte hodnotu logaritmu a klepnite na „log₁₀„kľúč.