Termin „pKa” jest częściej używany w obliczeniach chemicznych w porównaniu do „Ka”. Pomimo tego, istnieje wiele nieporozumień pomiędzy tymi dwoma pojęciami. Ten post ScienceStruck mówi jak przekonwertować pKa na Ka, z pomocą równania odnoszącego się do tych dwóch wartości.
Did You Know?
Pomimo ogólnego przekonania, że tylko silne kwasy mogą poparzyć skórę, silne zasady również mają ten sam efekt. Co więcej, kwasy i zasady zawsze się neutralizują.
Czy chciałbyś dla nas pisać? Cóż, szukamy dobrych pisarzy, którzy chcą szerzyć słowo. Skontaktuj się z nami i porozmawiamy…
Pracujmy razem!
Chemiczna natura każdej substancji zależy od naładowanych cząstek, które wytwarza, zwanych „jonami”. Zgodnie z tą zasadą, kwas jest substancją, która łatwo oddaje swoje jony wodorowe (zwane protonami), gdy rozpuszcza się w wodzie. Z drugiej strony, zasada to substancja, która łatwo przyjmuje takie wolne protony. W oparciu o to, jak chętnie te substancje oddają lub przyjmują protony, są one klasyfikowane jako „silne” lub „słabe”. W ten sposób teoria Brønsteda-Lowry’ego opisuje pojęcie kwasu i zasady.
Podczas gdy pH jest popularną wartością używaną do wskazania liczby protonów, które są produkowane przez substancję, istnieją inne wielkości, takie jak Ka, Kb, pKa, i pKb, używane do wyjaśnienia siły tych substancji. Są one powszechnie używane przez chemików do określania siły reagentów chemicznych w laboratoriach oraz przez farmaceutów do zrozumienia dawkowania leków. Jednakże, wartości te mogą być używane tylko dla kwasów i zasad Brønsteda, tj. tych substancji, które oddają lub przyjmują protony. Dzieje się tak, ponieważ inne teorie, takie jak teoria Lewisa, definiują kwasy i zasady w kategoriach przeniesienia elektronów, więc wartości takie jak Ka i pKa, które dotyczą protonów, tracą swoje znaczenie. Poniższe sekcje opisują konwersję wartości pKa kwasu do jego wartości Ka.
Co to jest Kₐ?
Ka jest znana jako „stała dysocjacji kwasu”. Kiedy kwas jest rozpuszczony w wodzie, jego cząsteczki rozpadają się na różne jony (atomy z ładunkami dodatnimi lub ujemnymi).
W dowolnym momencie, wodny roztwór kwasu zawiera niektóre nienaruszone cząsteczki i niektóre jony. To, czy kwas jest mocny czy słaby, zależy od proporcji tych cząsteczek i jonów. Jeśli liczba jonów jest większa niż liczba cząsteczek kwasu, to kwas jest mocny, ponieważ łatwo rozpada się na jony (dysocjuje). Jeżeli natomiast liczba cząsteczek jest większa od liczby jonów, to kwas jest słaby, ponieważ nie tworzy łatwo jonów. Dlatego stała dysocjacji kwasu (Ka) mówi nam, czy dany kwas jest mocny czy słaby. Niech „HA” będzie cząsteczką kwasu w roztworze wodnym. Następnie kwas dysocjuje na jony, jak podano poniżej.
HA (kwas) ⇋ H+ (proton) + A- (sprzężona zasada)
Wartość Ka dla tego kwasu jest dana przez następujące równanie.
Ka= ÷
Jeśli wartość Ka jest duża, to kwas jest mocny, ponieważ licznik (stężenie jonów) w równaniu jest duży. Jeśli wartość Ka jest niska, oznacza to, że mianownik (stężenie cząsteczek) jest większy niż licznik, a kwas jest słaby.
Co to jest pKₐ?
Czy chciałbyś dla nas pisać? Cóż, szukamy dobrych pisarzy, którzy chcą szerzyć słowo. Skontaktuj się z nami, a porozmawiamy…
Pracujmy razem!
Pojęcie pKa to nic innego jak ujemny logarytm stałej dysocjacji kwasu (Ka), przyjęty do podstawy 10.
W rzeczywistości, termin „p” przed jakąkolwiek wartością w chemii oznacza, że przyjęto ujemny logarytm tej wartości. Robi się tak, ponieważ wartość Ka jest często zbyt duża lub zbyt mała, więc pKa jest lepszą alternatywą dla obliczeń chemicznych. Jednak często zdarza się, że termin „stała dysocjacji kwasu” jest błędnie używany w odniesieniu do obu wartości, Ka i pKa, podczas gdy jest on odpowiedni tylko dla tej pierwszej.
Poniższe równanie opisuje związek pKa z Ka.
pKa = -log10(Ka)
Z powyższego równania jasno wynika, że im wyższa wartość Ka, tym niższe będzie pKa. Tak więc, mocne kwasy mają wysokie Ka i niskie pKa, podczas gdy słabe kwasy mają niskie wartości Ka i wysokie pKa.
pKₐ do Kₐ Konwersja
Ponieważ pKa jest ujemnym logarytmem Ka, wartość Ka można obliczyć po prostu odwracając powyższe równanie. Zatem Ka jest antylogarytmem ujemnej wartości pKa.
Ka = antylog (-pKa)
Logarytm liczby x jest wykładnikiem, o który należy podnieść liczbę 10, aby otrzymać x. Na przykład, w przypadku liczby 1000, 10 musi mieć wykładnik 3, aby otrzymać 1000, tj. 103 = 1000. Zatem logarytm 1000 wynosi 3. Z drugiej strony, jeśli dana jest nam tylko wartość logarytmu, czyli 3, to aby znaleźć wartość liczby, z której otrzymano ten logarytm, musimy wziąć antylogarytm tej wartości logarytmicznej.
Antilog (logarytm) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logarytm
i.e., antylogarytm wykładnika (logarytmu) daje wartość 10 podniesioną do tego wykładnika, tj. wartość 10 podniesioną do samego logarytmu. Zatem,
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
Innym wzorem na przeliczenie pKa na Ka jest znalezienie wartości 10 podniesionej do ujemnej wartości pKa.
Ka = 10(-pKa)
Przykład
Załóżmy, że dana jest nam wartość pKa kwasu solnego, pKa = -7. Znajdźmy jego wartość Ka na podstawie powyższych wyrażeń.
Ka = antilog (7) = 107 (Ponieważ -(-7) = 7)
Niskie wartości pKa i duże wartości Ka wskazują, że kwas solny jest mocnym kwasem, który łatwo rozpada się na swoje jony (H+ i Cl-).
Jasne jest, jak wartość Ka może być obliczona w jednym kroku, jeśli wartość pKa jest dostępna. Kwasy o wartości Ka mniejszej niż 1 są uważane za słabe, podczas gdy te o wartościach większych niż 1 są mocne.
.