De term “pKa” wordt in chemische berekeningen vaker gebruikt dan “Ka”. Desondanks bestaat er veel verwarring tussen de twee begrippen. Deze ScienceStruck post vertelt je hoe je pKa kunt omrekenen naar Ka, met behulp van een vergelijking die de twee waarden met elkaar in verband brengt.
Wist Je Dat?
Ondanks de algemene opvatting dat alleen sterke zuren de huid kunnen verbranden, hebben sterke basen ook hetzelfde effect. Bovendien neutraliseren zuren en basen elkaar altijd.
Wilt u voor ons schrijven? Nou, we zijn op zoek naar goede schrijvers die het woord willen verspreiden. Neem contact met ons op en we praten…
Let’s Work Together!
De chemische aard van een stof hangt af van de geladen deeltjes die het produceert, de zogenaamde ‘ionen’. Volgens dit principe is een zuur een stof die gemakkelijk zijn waterstofionen (protonen genoemd) afstaat wanneer zij in water wordt opgelost. Anderzijds is een base een stof die dergelijke vrije protonen gemakkelijk opneemt. Op basis van hoe gretig deze stoffen protonen afstaan of aannemen, worden zij ingedeeld in “sterk” of “zwak”. Dit is hoe de Brønsted-Lowry Theorie het concept van een zuur en een base beschrijft.
Hoewel pH een populaire waarde is die wordt gebruikt om het aantal protonen aan te geven dat door een stof wordt geproduceerd, zijn er andere grootheden, zoals Ka, Kb, pKa, en pKb, die worden gebruikt om de sterkte van deze stoffen te verklaren. Zij worden algemeen gebruikt door scheikundigen om de sterkte van chemische reactanten in laboratoria te bepalen, en door apothekers om de dosering van geneesmiddelen te begrijpen. Deze waarden kunnen echter alleen worden gebruikt voor Brønsted zuren en basen, d.w.z. voor stoffen die protonen afstaan of aannemen. Dit komt omdat andere theorieën, zoals de Lewis-theorie, zuren en basen definiëren in termen van elektronenoverdracht, zodat waarden als Ka en pKa, die betrekking hebben op protonen, hun relevantie verliezen. De volgende secties beschrijven de omzetting van de pKa waarde van een zuur in zijn Ka waarde.
Wat is Kₐ?
Ka staat bekend als de “zuur-dissociatie constante”. Wanneer een zuur in water wordt opgelost, splitsen zijn moleculen zich in verschillende ionen (atomen met positieve of negatieve ladingen).
Op elk gegeven moment bevat de waterige oplossing van een zuur enkele intacte moleculen en enkele ionen. Of het zuur sterk of zwak is hangt van de verhouding van deze molecules en ionen af. Als het aantal ionen dat van de zure molecules overschrijdt, dan is het zuur sterk, aangezien het gemakkelijk in ionen opsplitst (dissocieert) . Anderzijds, als het aantal molecules dat van de ionen overschrijdt, dan is het zuur zwak, aangezien het niet gemakkelijk ionen vormt. Daarom zegt de zuurdissociatieconstante (Ka) ons of een zuur sterk of zwak is. Stel dat “HA” een molecuul van een zuur in een waterige oplossing is, dan dissocieert het in ionen, zoals hieronder gegeven.
HA (zuur) ⇋ H+ (proton) + A- (geconjugeerde base)
De waarde van Ka voor dit zuur wordt gegeven door de volgende vergelijking.
Ka= ÷
Als de waarde van Ka hoog is, dan is het zuur sterk, omdat de teller (concentratie van ionen) in de vergelijking hoog is. Als de waarde van Ka laag is, betekent dit dat de noemer (concentratie van moleculen) hoger is dan de teller, en dat het zuur zwak is.
Wat is pKₐ?
Wil je voor ons schrijven? Nou, we zijn op zoek naar goede schrijvers die het woord willen verspreiden. Neem contact met ons op en we praten…
Let’s Work Together!
De term pKa is niets anders dan de negatieve logaritme van de zuurdissociatieconstante (Ka), genomen tot de basis 10.
In feite betekent de term “p” vóór elke waarde in de scheikunde dat de negatieve logaritme van die waarde is genomen. Dit wordt gedaan omdat de waarde van Ka vaak te groot of te klein is, zodat de pKa een beter alternatief is voor chemische berekeningen. Het komt echter vaak voor dat de term “zuur-dissociatieconstante” ten onrechte wordt gebruikt voor zowel de Ka als de pKa waarden, terwijl hij alleen geschikt is voor de Ka.
De volgende vergelijking beschrijft het verband tussen pKa en Ka.
pKa = -log10(Ka)
Uit bovenstaande vergelijking blijkt duidelijk dat hoe hoger de Ka waarde is, hoe lager pKa zal zijn. Sterke zuren hebben dus een hoge Ka en een lage pKa, terwijl zwakke zuren een lage Ka hebben en een hoge pKa.
pKₐ naar Kₐ Conversie
Omdat pKa de negatieve logaritme van Ka is, kan de waarde van Ka worden berekend door eenvoudig de bovenstaande vergelijking om te keren. Ka is dus de antilogaritme van het negatief van pKa.
Ka = antilog (-pKa)
De logaritme van een getal x is de exponent die het getal 10 moet hebben om x te krijgen. Bijvoorbeeld, in het geval van het getal 1000, moet 10 de exponent 3 hebben om 1000 te krijgen, d.w.z., 103 = 1000. De logaritme van 1000 is dus 3. Anderzijds, als ons alleen de logaritmische waarde wordt gegeven, d.w.z. 3, dan moeten we, om de waarde te vinden van het getal waaruit deze logaritme werd verkregen, de antilogaritme nemen van deze logaritmische waarde.
Antilog (logaritme) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logaritme
i.e., de antilogaritme van de exponent (logaritme) geeft de waarde van 10 verheven tot die exponent, d.w.z. de waarde van 10 verheven tot de logaritme zelf. Daarom
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
Een andere formule om pKa in Ka om te zetten is dus de waarde van 10 verheven tot de negatieve pKa-waarde te vinden.
Ka = 10(-pKa)
Voorbeeld
Laten we aannemen dat we de pKa-waarde van zoutzuur krijgen, pKa = -7. Laten we de Ka-waarde vinden uit de bovenstaande uitdrukkingen.
Ka = antilog (7) = 107 (Aangezien -(-7) = 7)
De lage pKa en grote Ka-waarden geven aan dat zoutzuur een sterk zuur is, dat gemakkelijk in zijn ionen (H+ en Cl-) splitst.
Het is duidelijk hoe de Ka-waarde in één stap kan worden berekend, als de pKa-waarde beschikbaar is. Zuren met een Ka-waarde kleiner dan 1 worden als zwak beschouwd, terwijl die met waarden hoger dan 1 sterk zijn.