Innehåll
Vid citerande av en syras styrka använder kemister ofta dissociationskonstanten, Ka, men detta antal kan variera med flera storleksordning från en syra till en annan. För att skapa ett mer hanterbart antal definierar kemister pKa-värdet som den negativa logaritmen för Ka-värdet: pKa = -log Ka. Om du redan känner till pKa-värdet för en syra och du behöver Ka-värdet, hittar du det genom att ta antilog. I praktiken innebär detta att höja båda sidor om jämställdheten till exponenter för 10.
Definition av Ka
I Bronsted-Lowry-formuleringen av syror i lösning donerar syran en proton och lösningen accepterar en. Lösningen blir en som innehåller en konjugatbas - som är produkten av syran som har förlorat en proton - och en konjugatsyra. Teoretiskt sett kan denna reaktion ske i båda riktningarna. När lösningsmedlet är vatten, skrivs detta som:
HA + H2O <==> H3O+ + A-
Det är möjligt att bestämma denna styrka hos den ursprungliga syran genom att dela koncentrationerna av konjugatsyran och basen med koncentrationerna av den ursprungliga syran och basen. När lösningsmedlet är vatten, lämnas det ur ekvationen. Denna operation ger dig dissociationskonstanten Ka:
Ka = /
När Ka är stor betyder det att de konjugerade jonerna inte är tillräckligt starka för att förflytta reaktionen i motsatt riktning, vilket indikerar en stark syra.
pKa gör saker enklare
Dissociationskonstanten för en stark syra kan vara så hög som 107medan den för en svag syra kan vara så låg som 10-12. För att skapa ett mer hanterbart antal skapade kemister pKa-värdet:
pKa = -log Ka
En stark syra med en dissociationskonstant på 107 har en pKa av -7, medan en svag syra med en dissociationskonstant på 10-12 har en pKa på 12. Förutom att de är lättare att arbeta med har pKa-värden ett omvänt förhållande till syrahållfasthet. Med andra ord indikerar en låg pKa en stark syra och vice versa.
Konvertera från pKa till Ka
I vissa tabeller kan du hitta pKa-värdet som anges, men du kan behöva Ka-värdet för att ansluta till dina ekvationer. Den matematiska operationen du utför är Ka = antilog (-pKa). Du löser detta genom att höja båda sidor av det ursprungliga förhållandet till krafter på 10 för att få:
Ka = 10(-PKa)
När pKa är ett heltal, till exempel -7, är den här operationen lätt att utföra, men när den innehåller en bråk, som 7,5, kan du behöva slå upp värdet i en tabell. Du kan också hitta det på en vetenskaplig kalkylator genom att mata in numret och trycka på exponenttangenten, som antingen ser ut som en hatt (^) eller betecknas med 10x. Kom ihåg att pKa uttrycks som en vanlig logaritm (bas 10) och inte som en naturlig logaritm (bas e), så du vill hitta en tabell eller välja en funktion på din räknare som höjer antalet till en effekt på 10 snarare än en kraften hos e.