science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe pKa-waarden te berekenen

In de Bronsted-Lowry-formulering van zuren en basen is een zuur een verbinding die een proton in oplossing afgeeft, terwijl een base een verbinding is die een proton accepteert. Wanneer een Bronsted-zuur oplost in een oplosmiddel, produceert het een geconjugeerde base, terwijl tegelijkertijd het oplosmiddel als een base fungeert en een geconjugeerd zuur produceert. Het delen van de concentraties van conjugaatzuur en base, door de concentraties van de oorspronkelijke verbindingen produceert de equivalentieconstante K Ka is de sterkte van een zuur in water

Wanneer een generiek zuur (HA) oplost in water, doneert het een proton en bestaat het reactieproduct uit H <30> + en A <- die de geconjugeerde base van de reactie is. Afhankelijk van de relatieve mogelijkheden van HA om protonen en A te doneren - om ze te accepteren, kan de reactie ook in de tegenovergestelde richting verlopen totdat uiteindelijk een evenwicht wordt bereikt.

Chemici bepalen de sterkte van een zuur ( Ka) door de concentraties van HA, H <30> + en A <- te meten bij evenwicht en de concentraties van de producten te delen door de concentratie van het oorspronkelijke zuur. Omdat de concentratie water constant is, laten ze het buiten de vergelijking.

Ka \u003d [H 3O +] [A -] /[HA]
Converteren naar pKa

Ka-waarden kunnen erg groot of erg klein zijn. De Ka-waarde voor zoutzuur (HCl) is bijvoorbeeld ongeveer 10 <7>, terwijl de Ka-waarde voor ascorbinezuur (vitamine C) 1,6 x 10 <12> -12 is. Het werken met dergelijke getallen is lastig, dus om het gemakkelijker te maken, hebben chemici het pKa-nummer gedefinieerd als:

pKa \u003d -log Ka

Volgens deze definitie is de pKa-waarde voor zoutzuur -log 10 <7 \u003d -7, terwijl de pKa voor ascorbinezuur-log (1,6 x 10 <-12) \u003d 11,80 is. Zoals duidelijk is, hoe kleiner het pKa-getal, hoe sterker het zuur.
Logaritmen vinden

Een logaritme is in principe het tegenovergestelde van een exponent. Als we een uitdrukking hebben zoals log 10x \u003d y, kunnen we x vinden door de exponent naar de basis 10 van beide kanten te nemen: 10 log x \u003d 10 y. Per definitie 10 logx \u003d x, dus de uitdrukking wordt x \u003d 10 y. De pKa-waarde is een negatieve logaritme, wat betekent dat wanneer de vergelijking -log x \u003d y wordt omgekeerd, x gelijk is aan een negatieve exponent 10 -y, wat een klein getal is als y groot is en een groot getal als y is klein.

In de praktijk kan het vinden van de logaritmen ingewikkeld zijn, dus de meeste wetenschappers gebruiken logaritme-tabellen of een wetenschappelijke rekenmachine. Om een logaritme met basis 10 te vinden op een wetenschappelijke rekenmachine, voert u de waarde van het logaritme in en tikt u op de toets "log 10".