Zawartość
W preparacie kwasów i zasad Bronsteda-Lowry'ego kwas jest związkiem, który uwalnia proton w roztworze, podczas gdy zasada jest związkiem, który przyjmuje proton. Gdy kwas Bronsteda rozpuszcza się w rozpuszczalniku, wytwarza sprzężoną zasadę, a jednocześnie rozpuszczalnik działa jako zasada i wytwarza sprzężony kwas. Dzieląc stężenia sprzężonego kwasu i zasady, przez stężenia oryginalnych związków, powstaje stała równoważności Krówn, co jest miarą siły oryginalnego kwasu. Chemicy odnoszą się do K.równ jako wartość Ka reakcji, gdy rozpuszczalnikiem jest woda. Liczba ta może się różnić o wiele rzędów wielkości, więc aby ułatwić obliczenia, chemicy zwykle używają liczby pKa, która jest logarytmem ujemnym wartości Ka.
Ka to siła kwasu w wodzie
Kiedy kwas generyczny (HA) rozpuszcza się w wodzie, oddaje proton, a produkt reakcji składa się z H3O+ i A-, która jest sprzężoną zasadą reakcji. W zależności od względnych zdolności HA do oddawania protonów i A- aby je zaakceptować, reakcja może również przebiegać w przeciwnym kierunku, aż w końcu osiągnięta zostanie równowaga.
Chemicy określają siłę kwasu (Ka) poprzez pomiar stężeń HA, H30+ i A- w równowadze i dzieląc stężenia produktów przez stężenie pierwotnego kwasu. Ponieważ stężenie wody jest stałe, pozostawiają go poza równaniem.
Ka = /
Konwersja do pKa
Wartości Ka mogą być bardzo duże lub bardzo małe. Na przykład wartość Ka dla kwasu chlorowodorowego (HCl) wynosi około 107, podczas gdy wartość Ka dla kwasu askorbinowego (witaminy C) wynosi 1,6 X 10-12. Praca z takimi liczbami jest niewygodna, więc dla ułatwienia chemicy zdefiniowali liczbę pKa jako:
pKa = -log Ka
Zgodnie z tą definicją wartość pKa dla kwasu chlorowodorowego wynosi -log 107 = -7, podczas gdy pKa dla kwasu askorbinowego wynosi -log (1,6 x 10-12) = 11,80. Jak widać, im mniejsza liczba pKa, tym mocniejszy kwas.
Znalezienie logarytmów
Logarytm jest w zasadzie przeciwieństwem wykładnika. Jeśli mamy wyrażenie takie jak log10x = y, możemy znaleźć x, biorąc wykładnik potęgi do podstawy 10 obu stron: 10log x = 10y. Z definicji 10logx = x, więc wyrażenie staje się x = 10y. Wartość pKa jest logarytmem ujemnym, co oznacza, że gdy równanie -log x = y jest odwrócone, x jest równe wykładnikowi ujemnemu 10-y, która jest małą liczbą, jeśli y jest duże, i dużą liczbą, jeśli y jest małe.
W praktyce znalezienie logarytmów może być skomplikowane, dlatego większość naukowców używa tabel logarytmów lub kalkulatora naukowego. Aby znaleźć logarytm podstawowy 10 na kalkulatorze naukowym, wprowadź wartość logarytmu i dotknij „log10„klucz.