Як розрахувати значення pKa

У рецептурі кислот і основ Бронстеда-Лоурі кислота - це сполука, яка виділяє протон у розчині, тоді як основа - це сполука, яка приймає протон. Коли кислота Бренстеда розчиняється в розчиннику, вона утворює кон'юговану основу, тоді як в той же час розчинник діє як основа і утворює кон'юговану кислоту. Поділивши концентрації кон'югованої кислоти та основи, на концентрації вихідних сполук отримують константу еквівалентності K_екв, що є мірою того, наскільки сильною є вихідна кислота. Хіміки посилаються на К._екв як значення Ka реакції, коли розчинником є ​​вода. Це число може змінюватися на багато порядків, тому, щоб полегшити обчислення, хіміки зазвичай використовують число pKa, яке є негативним логарифмом значення Ka.

Коли загальна кислота (HA) розчиняється у воді, вона віддає протон, і продукт реакції складається з H₃О⁺ та А.^-, який є спряженою основою реакції. Залежно від відносних здібностей НА донорства протонів і А^- щоб прийняти їх, реакція може також протікати в зворотному напрямку, поки врешті не буде досягнуто рівноваги.

Хіміки визначають силу кислоти (Ка), вимірюючи концентрації НА, Н₃0⁺ та А.^- при рівновазі та діленні концентрацій продуктів на концентрацію вихідної кислоти. Оскільки концентрація води є постійною, вони залишають її поза рівнянням.

Ka = [H₃О⁺] [A^-] / [HA]

Значення Ka можуть бути дуже великими або дуже малими. Наприклад, значення Ka для соляної кислоти (HCl) становить близько 10⁷, тоді як значення Ka для аскорбінової кислоти (вітамін С) становить 1,6 X 10^-12. Робота з такими числами незручна, тому, щоб полегшити ситуацію, хіміки визначили номер pKa як:

pKa = -log Ka

Згідно з цим визначенням, значення рКа для соляної кислоти становить -log 10⁷ = -7, тоді як pKa для аскорбінової кислоти становить -log (1,6 х 10^-12) = 11.80. Як очевидно, чим менше число рКа, тим сильніша кислота.

Логарифм в основному протилежний показникові. Якщо у нас є такий вираз, як log₁₀x = y, ми можемо знайти x, взявши показник степеня до основи 10 обох сторін: 10^{журнал x} = 10^р. За визначенням, 10^logx = x, отже вираз стає x = 10^р. Значення pKa є від’ємним логарифмом, що означає, що коли рівняння -log x = y обернено, x дорівнює від’ємному показнику 10^-у, що є малим числом, якщо y велике, і великим числом, якщо y мало.

На практиці пошук логарифмів може бути складним, тому більшість вчених використовують таблиці логарифмів або науковий калькулятор. Щоб знайти базовий логарифм 10 на науковому калькуляторі, введіть значення логарифму та торкніться "журналу₁₀"ключ.