O termo ‘pKa’ é mais comumente usado em cálculos químicos em comparação com ‘Ka’. Apesar disso, há muita confusão entre os dois conceitos. Este post ScienceStruck diz-lhe como converter pKa para Ka, com a ajuda de uma equação relacionada com os dois valores.
Did You Know?
Apesar da noção geral de que apenas ácidos fortes podem queimar a pele, bases fortes também têm o mesmo efeito. Além disso, ácidos e bases sempre neutralizam um ao outro.
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A natureza química de qualquer substância depende das partículas carregadas que ela produz, chamadas ‘iões’. Por este princípio, um ácido é uma substância que doa prontamente seus íons de hidrogênio (chamados prótons) quando dissolvido em água. Por outro lado, uma base é uma substância que aceita prontamente tais prótons livres. Baseado no quanto avidamente essas substâncias doam ou aceitam tais prótons, elas são categorizadas como ‘fortes’ ou ‘fracos’. É assim que a Teoria Brønsted-Lowry descreve o conceito de um ácido e uma base.
Embora o pH seja um valor popular usado para indicar o número de prótons que são produzidos por uma substância, existem outras quantidades, como Ka, Kb, pKa, e pKb, usadas para explicar a força dessas substâncias. Eles são comumente usados por químicos para decidir a força dos reagentes químicos em laboratórios, e por farmacêuticos para entender a dosagem dos medicamentos. No entanto, estes valores só podem ser usados para ácidos e bases Brønsted, ou seja, aquelas substâncias que dão ou aceitam prótons. Isto porque, outras teorias, como a Teoria de Lewis, definem ácidos e bases em termos de transferências de elétrons, de modo que valores como Ka e pKa, que lidam com prótons, perdem sua relevância. As seções seguintes descrevem a conversão do valor pKa de um ácido para seu valor Ka.
O que é Kₐ?
Ka é conhecida como a ‘constante de dissociação ácida’. Quando um ácido é dissolvido em água, suas moléculas se dividem em diferentes íons (átomos com cargas positivas ou negativas).
Em qualquer momento, a solução aquosa de um ácido contém algumas moléculas intactas e alguns íons. Se o ácido é forte ou fraco depende da proporção destas moléculas e iões. Se o número de íons exceder o das moléculas ácidas, então o ácido é forte, já que se divide facilmente em íons (dissocia). Por outro lado, se o número de moléculas exceder o número de iões, então o ácido é fraco, uma vez que não forma iões facilmente. Portanto, a constante de dissociação ácida (Ka) nos diz se um ácido é forte ou fraco. Que ‘HA’ seja uma molécula de um ácido em uma solução aquosa. Depois dissocia-se em íons, como dado abaixo.
HA (ácido) ⇋ H+ (próton) + A- (base conjugada)
O valor de Ka para este ácido é dado pela seguinte equação.
Ka= ÷
Se o valor de Ka é alto, então o ácido é forte, uma vez que o numerador (concentração de íons) na equação é alto. Se o valor de Ka é baixo, isso significa que o denominador (concentração de moléculas) é maior que o numerador, e o ácido é fraco.
O que é pKₐ?
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O termo pKa não é nada mais que o logaritmo negativo da constante de dissociação ácida (Ka), levado à base 10.
Na verdade, o termo ‘p’ antes de qualquer valor em química significa que o logaritmo negativo desse valor foi tomado. Isto é feito porque o valor de Ka é frequentemente muito grande ou muito pequeno, por isso o pKa é uma alternativa melhor para os cálculos químicos. No entanto, é comum ver-se que o termo “constante de dissociação ácida” é usado incorrectamente para se referir a ambos, os valores Ka e pKa , quando só é adequado para o primeiro.
A equação seguinte descreve a relação de pKa com Ka.
pKa = -log10(Ka)
Da equação acima fica claro que quanto maior o valor de Ka, menor será o pKa. Assim, ácidos fortes têm um Ka alto e um pKa baixo, enquanto ácidos fracos têm um Ka baixo e um pKa alto.
pKₐ para Kₐ Conversão
Desde que pKa é o logaritmo negativo de Ka, o valor de Ka pode ser calculado simplesmente invertendo a equação acima. Assim Ka é o antilogaritmo do negativo de pKa.
Ka = antilog (-pKa)
O logaritmo de um número x é o expoente que o número 10 deve ser levantado, para obter x. Por exemplo, no caso do número 1000, 10 deve ter o expoente 3 para obter 1000, ou seja, 103 = 1000. Assim, o logaritmo de 1000 é 3. Por outro lado, se nos for dado apenas o valor logarítmico, ou seja, 3, então, para encontrar o valor do número a partir do qual este logaritmo foi obtido, temos de tomar o antilogaritmo deste valor logarítmico.
Antilog (logaritmo) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logaritmo
i.e, o antilogaritmo do expoente (logaritmo) dá o valor de 10 elevado a esse expoente, ou seja, o valor de 10 elevado ao próprio logaritmo. Portanto,
Antilogaritmo (-pKa) = 10(-pKa)
Assim, outra fórmula para converter pKa em Ka é encontrar o valor de 10 elevado para o valor negativo de pKa.
Ka = 10(-pKa)
Exemplo
Vamos assumir que nos é dado o valor pKa de ácido clorídrico, pKa = -7. Vamos encontrar o seu valor Ka a partir das expressões acima.
Ka = antilog (7) = 107 (Since -(-7) = 7)
Os valores baixos de pKa e Ka grandes indicam que o ácido clorídrico é um ácido forte, que se divide prontamente em seus íons (H+ e Cl-).
Está claro como o valor Ka pode ser calculado em um único passo, se o valor pKa estiver disponível. Ácidos com um valor Ka inferior a 1 são considerados fracos, enquanto aqueles com valores superiores a 1 são fortes.