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In der Bronsted-Lowry-Formulierung von Säuren und Basen ist eine Säure eine Verbindung, die ein Proton in Lösung freisetzt, während eine Base eine Verbindung ist, die ein Proton aufnimmt. Wenn sich eine Brönsted-Säure in einem Lösungsmittel löst, bildet sie eine konjugierte Base, während das Lösungsmittel gleichzeitig als Base fungiert und eine konjugierte Säure bildet. Wenn man die Konzentrationen der konjugierten Säure und Base durch die Konzentrationen der ursprünglichen Verbindungen dividiert, erhält man die Äquivalenzkonstante KGlDies ist ein Maß dafür, wie stark die ursprüngliche Säure ist. Chemiker verweisen auf KGl als Ka-Wert der Reaktion, wenn das Lösungsmittel Wasser ist. Diese Zahl kann um viele Größenordnungen variieren. Um die Berechnung zu vereinfachen, verwenden Chemiker normalerweise die pKa-Zahl, die der negative Logarithmus des Ka-Werts ist.
Ka ist die Stärke einer Säure in Wasser
Wenn sich eine generische Säure (HA) in Wasser löst, spendet sie ein Proton und das Reaktionsprodukt besteht aus H3O+ und ein-Dies ist die konjugierte Base der Reaktion. Abhängig von der relativen Fähigkeit von HA, Protonen und A zu spenden- um sie zu akzeptieren, kann die Reaktion auch in die entgegengesetzte Richtung verlaufen, bis schließlich ein Gleichgewicht erreicht ist.
Chemiker bestimmen die Stärke einer Säure (Ka) durch Messung der Konzentrationen von HA, H30+ und ein- im Gleichgewicht und Teilen der Konzentrationen der Produkte durch die Konzentration der ursprünglichen Säure. Da die Wasserkonzentration konstant ist, wird sie nicht berücksichtigt.
Ka = /
Umwandlung in pKa
Ka-Werte können sehr groß oder sehr klein sein. Beispielsweise liegt der Ka-Wert für Salzsäure (HCl) bei etwa 107, während der Ka-Wert für Ascorbinsäure (Vitamin C) 1,6 x 10 beträgt-12. Die Arbeit mit solchen Zahlen ist unpraktisch. Um die Arbeit zu vereinfachen, haben Chemiker die pKa-Zahl wie folgt definiert:
pKa = -log Ka
Nach dieser Definition beträgt der pKa-Wert für Salzsäure -log 107 = -7, während der pKa für Ascorbinsäure -log ist (1,6 x 10 & supmin; ¹ & sup0;)-12) = 11,80. Es ist offensichtlich, dass die Säure umso stärker ist, je kleiner die pKa-Zahl ist.
Logarithmen finden
Ein Logarithmus ist im Grunde das Gegenteil eines Exponenten. Wenn wir einen Ausdruck wie log haben10x = y, wir können x finden, indem wir den Exponenten zur Basis 10 beider Seiten nehmen: 10log x = 10y. Per Definition 10logx = x, so wird der Ausdruck zu x = 10y. Der pKa-Wert ist ein negativer Logarithmus, dh wenn die Gleichung -log x = y umgekehrt wird, ist x gleich einem negativen Exponenten 10-yDies ist eine kleine Zahl, wenn y groß ist, und eine große Zahl, wenn y klein ist.
In der Praxis kann das Auffinden der Logarithmen kompliziert sein, daher verwenden die meisten Wissenschaftler Logarithmentabellen oder einen wissenschaftlichen Taschenrechner. Um einen Logarithmus zur Basis 10 auf einem wissenschaftlichen Rechner zu finden, geben Sie den Wert des Logarithmus ein und tippen auf "log"10" Schlüssel.