Begrebet “pKa” er mere almindeligt anvendt i kemiske beregninger end “Ka”. På trods af dette er der en masse forvirring mellem de to begreber. Dette indlæg i ScienceStruck fortæller dig, hvordan du omregner pKa til Ka ved hjælp af en ligning, der relaterer de to værdier.
Vidste du det?
Trods den generelle opfattelse, at kun stærke syrer kan brænde huden, har stærke baser også den samme virkning. Desuden neutraliserer syrer og baser altid hinanden.
Vil du gerne skrive for os? Ja, vi leder efter gode skribenter, der har lyst til at sprede budskabet. Tag kontakt til os, så kan vi tale sammen…
Lad os arbejde sammen!
Den kemiske natur af ethvert stof afhænger af de ladede partikler, som det producerer, kaldet “ioner”. Ifølge dette princip er en syre et stof, som let afgiver sine hydrogenioner (kaldet protoner), når det opløses i vand. På den anden side er en base et stof, der let modtager sådanne frie protoner. På grundlag af hvor ivrige disse stoffer er til at afgive eller acceptere sådanne protoner, kategoriseres de som “stærke” eller “svage”. Sådan beskriver Brønsted-Lowry-teorien begrebet syre og base.
Mens pH er en populær værdi, der bruges til at angive antallet af protoner, der produceres af et stof, er der andre størrelser, som Ka, Kb, pKa og pKb, der bruges til at forklare disse stoffers styrke. De bruges almindeligvis af kemikere til at bestemme styrken af kemiske reaktanter i laboratorier og af farmaceuter til at forstå doseringen af lægemidler. Disse værdier kan dog kun anvendes for Brønsted-syrer og -baser, dvs. de stoffer, der afgiver eller accepterer protoner. Dette skyldes, at andre teorier, som Lewis-teorien, definerer syrer og baser i form af elektronoverførsler, så værdier som Ka og pKa, der omhandler protoner, mister deres relevans. I de følgende afsnit beskrives omregningen af en syres pKa-værdi til dens Ka-værdi.
Hvad er Kₐ?
Ka er kendt som “syredissociationskonstanten”. Når en syre opløses i vand, splittes dens molekyler op i forskellige ioner (atomer med positive eller negative ladninger).
På et givet tidspunkt indeholder den vandige opløsning af en syre nogle intakte molekyler og nogle ioner. Om syren er en stærk eller svag syre afhænger af forholdet mellem disse molekyler og ioner. Hvis antallet af ioner overstiger antallet af syremolekyler, er syren stærk, da den let splittes op i ioner (dissocieres) . Hvis antallet af molekyler derimod er større end antallet af ioner, er syren svag, da den ikke let danner ioner. Derfor fortæller syredissociationskonstanten (Ka) os, om en syre er stærk eller svag. Lad “HA” være et molekyle af en syre i en vandig opløsning, hvorefter den dissocieres til ioner som angivet nedenfor.
HA (syre) ⇋ H+ (proton) + A- (konjugeret base)
Værdien af Ka for denne syre er givet ved følgende ligning.
Ka= ÷
Hvis værdien af Ka er høj, så er syren stærk, da tælleren (koncentrationen af ioner) i ligningen er høj. Hvis værdien af Ka er lav, betyder det, at nævneren (koncentrationen af molekyler) er højere end tælleren, og at syren er svag.
Hvad er pKₐ?
Vil du gerne skrive for os? Jo, vi leder efter gode skribenter, der har lyst til at sprede budskabet. Tag kontakt til os, så kan vi tale sammen…
Lad os arbejde sammen!
Begrebet pKa er intet andet end den negative logaritme af syredissociationskonstanten (Ka), taget til base 10.
Faktisk betyder udtrykket “p” foran enhver værdi i kemi, at man har taget den negative logaritme af den pågældende værdi. Dette gøres, fordi værdien af Ka ofte er for stor eller for lille, så pKa er et bedre alternativ til kemiske beregninger. Det ses dog ofte, at udtrykket “syredissociationskonstant” fejlagtigt anvendes til at henvise til både Ka- og pKa-værdierne, når det kun gælder for førstnævnte.
Følgende ligning beskriver forholdet mellem pKa og Ka.
pKa = -log10(Ka)
Fra ovenstående ligning er det klart, at jo højere Ka-værdi, jo lavere vil pKa være. Således har stærke syrer en høj Ka-værdi og en lav pKa, mens svage syrer har en lav Ka-værdi og en høj pKa.
pKₐ til Kₐ Omregning
Da pKa er den negative logaritme af Ka, kan værdien af Ka beregnes ved blot at vende ovenstående ligning om. Ka er således antilogaritmen af det negative af pKa.
Ka = antilog (-pKa)
Logaritmen af et tal x er den eksponent, som tallet 10 skal hæves med, for at opnå x. For eksempel skal 10 i tilfælde af tallet 1000 have eksponenten 3 for at opnå 1000, dvs. 103 = 1000. Logaritmen af 1000 er således 3. Hvis vi på den anden side kun får den logaritmiske værdi, dvs. 3, skal vi for at finde værdien af det tal, hvorfra denne logaritme er opnået, tage antilogaritmen af denne logaritmiske værdi.
Antilog (logaritme) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logaritme
dvs, antilogaritmen af eksponenten (logaritmen) giver værdien af 10 hævet til denne eksponent, dvs. værdien af 10 hævet til selve logaritmen. Derfor,
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
En anden formel til at omregne pKa til Ka er derfor at finde værdien af 10 hævet til den negative pKa-værdi.
Ka = 10(-pKa)
Eksempel
Lad os antage, at vi får pKa-værdien for saltsyre, pKa = -7. Lad os finde dens Ka-værdi ud fra ovenstående udtryk.
Ka = antilog (7) = 107 (Da -(-7) = 7)
De lave pKa og store Ka-værdier indikerer, at saltsyre er en stærk syre, som let spaltes i sine ioner (H+ og Cl-).
Det er klart, hvordan Ka-værdien kan beregnes i et enkelt trin, hvis pKa-værdien foreligger. Syrer med en Ka-værdi under 1 betragtes som svage, mens syrer med værdier over 1 betragtes som stærke.