Termen ”pKa” är vanligare i kemiska beräkningar än ”Ka”. Trots detta finns det en hel del förvirring mellan de två begreppen. I det här ScienceStruck-inlägget får du veta hur man omvandlar pKa till Ka, med hjälp av en ekvation som relaterar de två värdena.
Vet du det?
Trots den allmänna föreställningen om att endast starka syror kan bränna huden har starka baser också samma effekt. Dessutom neutraliserar syror och baser alltid varandra.
Vill du skriva för oss? Jo, vi letar efter duktiga skribenter som vill sprida ordet. Ta kontakt med oss så pratar vi…
Låt oss arbeta tillsammans!
Den kemiska karaktären hos varje ämne beror på de laddade partiklar som det producerar, så kallade ”joner”. Enligt denna princip är en syra ett ämne som lätt avger sina vätejoner (så kallade protoner) när det löses upp i vatten. Å andra sidan är en bas ett ämne som lätt tar emot sådana fria protoner. Beroende på hur ivrigt dessa ämnen donerar eller tar emot sådana protoner kategoriseras de som ”starka” eller ”svaga”. Det är så Brønsted-Lowry-teorin beskriver begreppet syra och bas.
Men medan pH är ett populärt värde som används för att ange antalet protoner som produceras av ett ämne, finns det andra storheter, som Ka, Kb, pKa och pKb, som används för att förklara styrkan hos dessa ämnen. De används vanligen av kemister för att bestämma styrkan hos kemiska reaktanter i laboratorier och av farmaceuter för att förstå doseringen av läkemedel. Dessa värden kan dock endast användas för Brønsted-syror och -baser, dvs. de ämnen som ger eller tar emot protoner. Detta beror på att andra teorier, som Lewis-teorin, definierar syror och baser i termer av elektronöverföring, så värden som Ka och pKa, som handlar om protoner, förlorar sin relevans. Följande avsnitt beskriver omvandlingen av en syras pKa-värde till dess Ka-värde.
Vad är Kₐ?
Ka är känt som ”syrans dissociationskonstant”. När en syra löses upp i vatten delas dess molekyler upp i olika joner (atomer med positiv eller negativ laddning).
Vid varje given tidpunkt innehåller den vattenhaltiga lösningen av en syra en del intakta molekyler och en del joner. Huruvida syran är stark eller svag beror på förhållandet mellan dessa molekyler och joner. Om antalet joner överstiger antalet syramolekyler är syran stark, eftersom den lätt delas upp i joner (dissocieras) . Om å andra sidan antalet molekyler överstiger antalet joner är syran svag, eftersom den inte lätt bildar joner. Därför talar syrans dissociationskonstant (Ka) om huruvida en syra är stark eller svag. Låt ”HA” vara en molekyl av en syra i en vattenlösning, som då dissocieras till joner enligt följande:
HA (syra) ⇋ H+ (proton) + A- (konjugerad bas)
Värdet på Ka för denna syra ges av följande ekvation.
Ka= ÷
Om värdet på Ka är högt är syran stark, eftersom täljaren (koncentrationen av joner) i ekvationen är hög. Om värdet på Ka är lågt betyder det att nämnaren (koncentrationen av molekyler) är högre än täljaren och att syran är svag.
Vad är pKₐ?
Vill du skriva för oss? Tja, vi letar efter bra skribenter som vill sprida ordet. Ta kontakt med oss så pratar vi…
Låt oss arbeta tillsammans!
Uttrycket pKa är inget annat än den negativa logaritmen av syrans dissociationskonstant (Ka), räknat i basen 10.
I själva verket betyder termen ”p” före varje värde i kemi att den negativa logaritmen av det värdet har tagits. Detta görs eftersom värdet för Ka ofta är för stort eller för litet, så pKa är ett bättre alternativ för kemiska beräkningar. Det är dock vanligt att termen ”syrans dissociationskonstant” felaktigt används för att hänvisa till både Ka- och pKa-värdena, när den endast är lämplig för det förstnämnda värdet.
Följande ekvation beskriver förhållandet mellan pKa och Ka.
pKa = -log10(Ka)
Från ovanstående ekvation framgår det tydligt att ju högre Ka-värde, desto lägre blir pKa. Starka syror har alltså ett högt Ka-värde och ett lågt pKa, medan svaga syror har ett lågt Ka-värde och ett högt pKa.
pKₐ till Kₐ Omvandling
Då pKa är den negativa logaritmen av Ka kan värdet på Ka beräknas genom att helt enkelt vända på ovanstående ekvation. Ka är alltså antilogaritmen av det negativa av pKa.
Ka = antilog (-pKa)
Logaritmen för ett tal x är den exponent som talet 10 bör höjas med för att erhålla x. Exempelvis när det gäller talet 1000 måste 10 ha exponenten 3 för att erhålla 1000, dvs. 103 = 1000. Logaritmen för 1000 är alltså 3. Om vi däremot bara får det logaritmiska värdet, dvs. 3, måste vi, för att hitta värdet av det tal från vilket denna logaritm har erhållits, ta antilogaritmen av detta logaritmiska värde.
Antilog (logaritm) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logaritm
dvs, Antilogaritmen till exponenten (logaritmen) ger värdet av 10 upphöjt till denna exponent, dvs. värdet av 10 upphöjt till själva logaritmen. Därför,
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
En annan formel för att omvandla pKa till Ka är alltså att hitta värdet av 10 upphöjt till det negativa pKa-värdet.
Ka = 10(-pKa)
Exempel
Vi antar att vi får pKa-värdet för saltsyra, pKa = -7. Låt oss hitta dess Ka-värde utifrån ovanstående uttryck.
Ka = antilog (7) = 107 (Eftersom -(-7) = 7)
De låga pKa och stora Ka-värdena tyder på att saltsyra är en stark syra, som lätt delas upp i sina joner (H+ och Cl-).
Det är uppenbart hur Ka-värdet kan beräknas i ett enda steg, om pKa-värdet är tillgängligt. Syror med ett Ka-värde under 1 anses vara svaga, medan syror med värden över 1 är starka.