Kako izračunati vrednosti pKa

Vsebina

• Ka je jakost kisline v vodi
• Pretvarjanje v pKa
• Iskanje logaritmov

V Bronsted-Lowryjevi formulaciji kislin in baz je kislina spojina, ki sprošča proton v raztopini, baza pa je spojina, ki sprejema protone. Ko se Bronsted kislina raztopi v topilu, tvori konjugirano bazo, hkrati pa topilo deluje kot baza in proizvaja konjugirano kislino. Razdelitev koncentracij konjugirane kisline in baze na koncentracije izvirnih spojin povzroči konstanto enakovrednosti K_ekv, kar je merilo, kako močna je izvorna kislina. Kemiki se sklicujejo na K_ekv kot Ka vrednost reakcije, kadar je topilo voda. Ta številka se lahko spreminja za več vrst velikosti, zato za lažji izračun kemiki običajno uporabljajo pKa številko, kar je negativni logaritem vrednosti Ka.

Ka je jakost kisline v vodi

Ko se generična kislina (HA) raztopi v vodi, daje proton, produkt reakcije pa sestoji iz H₃O⁺ in A^-, ki je konjugirana baza reakcije. Glede na relativne sposobnosti HA darovati protone in A^- če jih sprejmemo, lahko reakcija poteka tudi v nasprotni smeri, dokler sčasoma ne dosežemo ravnotežja.

Kemiki določajo jakost kisline (Ka) z merjenjem koncentracij HA, H₃0⁺ in A^- pri ravnotežju in deljenju koncentracij produktov s koncentracijo prvotne kisline. Ker je koncentracija vode konstantna, jo pustijo iz enačbe.

Ka = /

Pretvarjanje v pKa

Ka vrednosti 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 takšnimi številkami je neprijetno, zato so si kemiki za lažje delo določili številko pKa kot:

pKa = -log Ka

Po tej definiciji 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 kot je pKa, močnejša je kislina.

Iskanje logaritmov

Logaritem je v bistvu nasprotje eksponenta. Če imamo izraz, kot je dnevnik₁₀x = y, lahko najdemo x tako, da eksponent popeljemo v osnovo 10 obeh strani: 10^{log x} = 10^y. Po definiciji 10^logx = x, zato izraz postane x = 10^y. Vrednost pKa je negativni logaritem, kar pomeni, ko je enačba -log x = y obrnjena, x je enaka negativnemu eksponentu 10^-y, 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 tabele logaritma ali znanstveni kalkulator. Če želite v znanstvenem kalkulatorju najti osnovni 10 logaritem, vnesete vrednost logaritma in tapnete "log₁₀"ključ.