A “pKa” kifejezést gyakrabban használják a kémiai számításokban, mint a “Ka”-t. Ennek ellenére a két fogalom között sok a félreértés. Ez a ScienceStruck-poszt elárulja, hogyan lehet a pKa-t Ka-ra átszámítani, a két értéket összekötő egyenlet segítségével.
Tudta?
Az általános felfogás ellenére, hogy csak az erős savak égetik meg a bőrt, az erős bázisok is ugyanilyen hatással bírnak. Sőt, a savak és a bázisok mindig semlegesítik egymást.
Szeretnél írni nekünk? Nos, jó írókat keresünk, akik szeretnék terjeszteni az igét. Vedd fel velünk a kapcsolatot, és beszélgetünk…
Munkálkodjunk együtt!
Minden anyag kémiai természete az általa termelt töltött részecskéktől, az úgynevezett “ionoktól” függ. Ezen elv alapján a sav olyan anyag, amely vízben oldva könnyen leadja hidrogénionjait (az úgynevezett protonokat). Másrészt a bázis olyan anyag, amely könnyen befogadja az ilyen szabad protonokat. Aszerint, hogy ezek az anyagok mennyire szívesen adnak vagy fogadnak el ilyen protonokat, “erős” vagy “gyenge” kategóriába soroljuk őket. Így írja le a Brønsted-Lowry-elmélet a sav és a bázis fogalmát.
Míg a pH egy népszerű érték, amelyet egy anyag által termelt protonok számának megadására használnak, vannak más mennyiségek is, mint például a Ka, Kb, pKa és pKb, amelyeket ezen anyagok erősségének magyarázatára használnak. Ezeket általában a vegyészek használják a laboratóriumokban a kémiai reagensek erősségének eldöntésére, a gyógyszerészek pedig a gyógyszerek adagolásának megértésére. Ezek az értékek azonban csak Brønsted-savakra és -bázisokra, azaz olyan anyagokra használhatók, amelyek protonokat adnak vagy vesznek fel. Ennek az az oka, hogy más elméletek, mint például a Lewis elmélet, a savakat és bázisokat az elektronátvitel szempontjából határozzák meg, így az olyan értékek, mint a Ka és a pKa, amelyek a protonokkal foglalkoznak, elveszítik jelentőségüket. A következő szakaszok egy sav pKa értékének Ka értékre való átváltását írják le.
Mi a Kₐ?
A Ka a “sav disszociációs állandója” néven ismert. Amikor egy sav vízben oldódik, molekulái különböző ionokra (pozitív vagy negatív töltéssel rendelkező atomokra) bomlanak szét.
A sav vizes oldata bármikor tartalmaz néhány ép molekulát és néhány iont. Ezen molekulák és ionok arányától függ, hogy erős vagy gyenge savról van-e szó. Ha az ionok száma meghaladja a savmolekulákét, akkor a sav erős, mivel könnyen ionokra bomlik (disszociál) . Ha viszont a molekulák száma meghaladja az ionokét, akkor a sav gyenge, mivel nem képez könnyen ionokat. Ezért a sav disszociációs állandója (Ka) megmondja, hogy egy sav erős vagy gyenge. Legyen “HA” egy sav molekulája vizes oldatban. ekkor a sav az alábbiak szerint ionokra disszociál.
HA (sav) ⇋ H+ (proton) + A- (konjugált bázis)
A Ka értékét erre a savra a következő egyenlet adja meg.
Ka= ÷
Ha a Ka értéke magas, akkor a sav erős, hiszen az egyenlet számlálója (az ionok koncentrációja) magas. Ha a Ka értéke alacsony, akkor ez azt jelenti, hogy a nevező (a molekulák koncentrációja) nagyobb, mint a számláló, és a sav gyenge.
Mi a pKₐ?
Megírnád nekünk? Nos, jó írókat keresünk, akik szeretnék terjeszteni az igét. Vedd fel velünk a kapcsolatot, és beszélgetünk…
Munkálkodjunk együtt!
A pKa kifejezés nem más, mint a sav disszociációs állandójának (Ka) negatív logaritmusa 10-es bázisra vetítve.
A kémia bármely értéke előtt szereplő “p” kifejezés valójában azt jelenti, hogy az adott érték negatív logaritmusát vettük. Ez azért történik, mert a Ka értéke gyakran túl nagy vagy túl kicsi, ezért a pKa jobb alternatíva a kémiai számításokhoz. Gyakran előfordul azonban, hogy a “sav disszociációs állandója” kifejezést helytelenül használják a Ka és a pKa értékekre is, holott csak az előbbire illik.
A következő egyenlet a pKa és a Ka kapcsolatát írja le.
pKa = -log10(Ka)
A fenti egyenletből egyértelmű, hogy minél magasabb a Ka érték, annál alacsonyabb lesz a pKa. Így az erős savaknak magas a Ka értéke és alacsony a pKa értéke, míg a gyenge savaknak alacsony a Ka értéke és magas a pKa értéke.
pKₐ to Kₐ Átváltás
Mivel a pKa a Ka negatív logaritmusa, a Ka értéke a fenti egyenlet egyszerű megfordításával kiszámítható. Így Ka a pKa negatívjának antilogaritmusa.
Ka = antilog (-pKa)
Az x szám logaritmusa az az exponens, amelyet a 10-es számot fel kell emelni, hogy x-et kapjunk. Például az 1000-es szám esetében a 10-es számnak 3 exponenssel kell rendelkeznie, hogy 1000-et kapjunk, azaz 103 = 1000. Így az 1000 logaritmusa 3. Másrészt, ha csak a logaritmikus értéket kapjuk, azaz a 3-at, akkor ahhoz, hogy megtaláljuk annak a számnak az értékét, amelyből ezt a logaritmust kaptuk, ennek a logaritmikus értéknek az antilogaritmusát kell vennünk.
Antilog (logaritmus) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logaritmus
i.e., az exponens (logaritmus) antilogaritmusa az adott exponensre emelt 10 értékét adja, azaz magára a logaritmusra emelt 10 értékét. Ezért,
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
A pKa Ka-ra való átváltásának másik képlete tehát az, hogy a negatív pKa értékre emelt 10 értékét keressük.
Ka = 10(-pKa)
Példa
Tegyük fel, hogy adott a sósav pKa értéke, pKa = -7. A fenti kifejezésekből keressük meg a Ka értékét.
Ka = antilog (7) = 107 (Mivel -(-7) = 7)
Az alacsony pKa és a nagy Ka értékek arra utalnak, hogy a sósav erős sav, amely könnyen hasad az ionjaira (H+ és Cl-).
Látható, hogy a Ka érték egy lépésben kiszámítható, ha a pKa érték rendelkezésre áll. Az 1-nél kisebb Ka-értékkel rendelkező savakat gyengének, míg az 1-nél nagyobb értékkel rendelkező savakat erősnek tekintjük.