Kako izračunati vrednosti pKa

V Bronsted-Lowryjevi formulaciji kislin in baz je kislina spojina, ki sprošča proton v raztopini, baza pa je spojina, ki sprejme proton. Ko se Bronstedova kislina raztopi v topilu, tvori konjugirano bazo, hkrati pa topilo deluje kot baza in tvori konjugirano kislino. Z delitvijo koncentracij konjugirane kisline in baze s koncentracijami prvotnih spojin dobimo ekvivalentno konstanto K_ekv, kar je merilo, kako močna je prvotna kislina. Kemiki se sklicujejo na K_ekv kot vrednost Ka reakcije, ko je topilo voda. To število se lahko spreminja za več vrst velikosti, zato kemiki za lažje izračune običajno uporabljajo število pKa, ki je negativni logaritem vrednosti Ka.

Ko se generična kislina (HA) raztopi v vodi, odda proton in produkt reakcije je sestavljen iz H₃O⁺ in A^-, ki je konjugirana baza reakcije. Odvisno od relativnih sposobnosti HA za darovanje protonov in A^- da jih sprejmemo, lahko reakcija poteka tudi v nasprotni smeri, dokler sčasoma ne dosežemo ravnotežja.

Kemiki določajo jakost kisline (Ka) z merjenjem koncentracij HA, H

Ka = [H₃O⁺] [A^-] / [HA]

Vrednosti Ka so lahko zelo velike ali zelo majhne. Na primer, vrednost Ka za klorovodikovo kislino (HCl) je približno 10⁷, medtem ko je vrednost Ka za askorbinsko kislino (vitamin C) 1,6 X 10^-12. Delo s takimi številkami je neprijetno, zato so kemiki številko pKa opredelili kot:

pKa = -log Ka

V skladu s to definicijo je vrednost pKa za klorovodikovo kislino -log 10⁷ = -7, medtem ko je pKa za askorbinsko kislino -log (1,6 x 10^-12) = 11.80. Kot je razvidno, manjše je število pKa, močnejša je kislina.

Logaritem je v bistvu nasprotje eksponenta. Če imamo izraz, kot je log₁₀x = y, lahko najdemo x tako, da eksponent vzamemo v osnovo 10 obeh strani: 10^{dnevnik x} = 10^y. Po definiciji 10^logx = x, torej izraz postane x = 10^y. Vrednost pKa je negativni logaritem, kar pomeni, da ko je enačba -log x = y obrnjena, je x enak negativnemu eksponentu 10^-Ja, kar je majhno število, če je y veliko in veliko število, če je y majhno.

V praksi je iskanje logaritmov lahko zapleteno, zato večina znanstvenikov uporablja logaritemske tabele ali znanstveni kalkulator. Če želite najti osnovni logaritem 10 na znanstvenem kalkulatorju, vnesite vrednost logaritma in tapnite "dnevnik₁₀"tipka.