Le terme » pKa » est plus couramment utilisé dans les calculs chimiques par rapport au » Ka « . Malgré cela, il y a beaucoup de confusion entre les deux concepts. Ce post de ScienceStruck vous explique comment convertir le pKa en Ka, à l’aide d’une équation reliant les deux valeurs.
Le saviez-vous ?
Malgré la notion générale que seuls les acides forts peuvent brûler la peau, les bases fortes ont également le même effet. De plus, les acides et les bases se neutralisent toujours.
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La nature chimique de toute substance dépend des particules chargées qu’elle produit, appelées » ions « . Selon ce principe, un acide est une substance qui donne facilement ses ions hydrogène (appelés protons) lorsqu’elle est dissoute dans l’eau. À l’inverse, une base est une substance qui accepte volontiers ces protons libres. En fonction de l’empressement avec lequel ces substances donnent ou acceptent ces protons, elles sont classées comme « fortes » ou « faibles ». C’est ainsi que la théorie de Brønsted-Lowry décrit le concept d’un acide et d’une base.
Bien que le pH soit une valeur populaire utilisée pour indiquer le nombre de protons qui sont produits par une substance, il existe d’autres quantités, comme Ka, Kb, pKa et pKb, utilisées pour expliquer la force de ces substances. Elles sont couramment utilisées par les chimistes pour décider de la force des réactifs chimiques en laboratoire, et par les pharmaciens pour comprendre le dosage des médicaments. Toutefois, ces valeurs ne peuvent être utilisées que pour les acides et les bases de Brønsted, c’est-à-dire les substances qui donnent ou acceptent des protons. En effet, d’autres théories, comme la théorie de Lewis, définissent les acides et les bases en termes de transferts d’électrons, de sorte que des valeurs comme Ka et pKa, qui traitent des protons, perdent leur pertinence. Les sections suivantes décrivent la conversion de la valeur pKa d’un acide en sa valeur Ka.
Qu’est-ce que Kₐ?
Ka est connue comme la » constante de dissociation des acides « . Quand un acide est dissous dans l’eau, ses molécules se divisent en différents ions (atomes avec des charges positives ou négatives).
À tout moment, la solution aqueuse d’un acide contient quelques molécules intactes et quelques ions. Le fait que l’acide soit fort ou faible dépend de la proportion de ces molécules et de ces ions. Si le nombre d’ions est supérieur à celui des molécules d’acide, alors l’acide est fort, car il se divise facilement en ions (dissociation). En revanche, si le nombre de molécules dépasse celui des ions, l’acide est faible, car il ne forme pas facilement des ions. Par conséquent, la constante de dissociation de l’acide (Ka) nous indique si un acide est fort ou faible. Soit ‘HA’ une molécule d’un acide dans une solution aqueuse.Ensuite, il se dissocie en ions, comme indiqué ci-dessous.
HA (acide) ⇋ H+ (proton) + A- (base conjuguée)
La valeur de Ka pour cet acide est donnée par l’équation suivante.
Ka= ÷
Si la valeur de Ka est élevée, alors l’acide est fort, puisque le numérateur (concentration des ions) de l’équation est élevé. Si la valeur de Ka est faible, cela signifie que le dénominateur (concentration des molécules) est plus élevé que le numérateur, et que l’acide est faible.
Qu’est-ce que le pKₐ?
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Le terme pKa n’est rien d’autre que le logarithme négatif de la constante de dissociation de l’acide (Ka), pris en base 10.
En fait, le terme « p » devant toute valeur en chimie signifie que le logarithme négatif de cette valeur a été pris. Ceci est fait parce que la valeur du Ka est souvent trop grande ou trop petite, le pKa est donc une meilleure alternative pour les calculs chimiques. Cependant, il est fréquent de voir que le terme « constante de dissociation acide » est utilisé de manière incorrecte pour se référer à la fois, aux valeurs Ka et pKa , alors qu’il n’est approprié que pour la première.
L’équation suivante décrit la relation entre le pKa et le Ka.
pKa = -log10(Ka)
D’après l’équation ci-dessus, il est clair que plus la valeur du Ka est élevée, plus le pKa sera faible. Ainsi, les acides forts ont un Ka élevé et un pKa faible, tandis que les acides faibles ont des valeurs de Ka faibles et un pKa élevé.
Conversion du pKₐ en Kₐ
Puisque le pKa est le logarithme négatif du Ka, la valeur du Ka peut être calculée en inversant simplement l’équation ci-dessus. Ainsi, Ka est l’antilogarithme du négatif de pKa.
Ka = antilog (-pKa)
Le logarithme d’un nombre x est l’exposant que le nombre 10 doit avoir, pour obtenir x. Par exemple, dans le cas du nombre 1000, 10 doit avoir l’exposant 3 pour obtenir 1000, soit 103 = 1000. Ainsi, le logarithme de 1000 est 3. Par contre, si on ne nous donne que la valeur logarithmique, c’est-à-dire 3, alors, pour trouver la valeur du nombre à partir duquel ce logarithme a été obtenu, il faut prendre l’antilogarithme de cette valeur logarithmique.
Antilog (logarithme) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logarithme
c’est-à-dire, l’antilogarithme de l’exposant (logarithme) donne la valeur de 10 élevée à cet exposant, c’est-à-dire la valeur de 10 élevée au logarithme lui-même. Par conséquent,
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
Donc, une autre formule pour convertir pKa en Ka consiste à trouver la valeur de 10 élevée à la valeur négative de pKa.
Ka = 10(-pKa)
Exemple
Supposons que l’on nous donne la valeur du pKa de l’acide chlorhydrique, pKa = -7. Trouvons sa valeur Ka à partir des expressions ci-dessus.
Ka = antilog (7) = 107 (Puisque -(-7) = 7)
La faible valeur du pKa et la grande valeur du Ka indiquent que l’acide chlorhydrique est un acide fort, qui se divise facilement en ses ions (H+ et Cl-).
On voit bien comment la valeur du Ka peut être calculée en une seule étape, si la valeur du pKa est disponible. Les acides dont la valeur du Ka est inférieure à 1 sont considérés comme faibles, tandis que ceux dont la valeur est supérieure à 1 sont forts.
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