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Bei der Angabe der Stärke einer Säure verwenden Chemiker häufig die Dissoziationskonstante Ka, diese Zahl kann jedoch von Säure zu Säure um mehrere Größenordnungen variieren. Um eine handlichere Zahl zu erhalten, definieren Chemiker den pKa-Wert als negativen Logarithmus des Ka-Werts: pKa = -log Ka. Wenn Sie den pKa-Wert für eine Säure bereits kennen und den Ka-Wert benötigen, finden Sie ihn im Antilog. In der Praxis bedeutet dies, beide Seiten der Gleichheit auf Exponenten von 10 anzuheben.
Definition von Ka
In der Bronsted-Lowry-Formulierung von Säuren in Lösung spendet die Säure ein Proton und die Lösung akzeptiert eines. Die Lösung wird eine Lösung, die eine konjugierte Base - das Produkt der Säure, die ein Proton verloren hat - und eine konjugierte Säure enthält. Theoretisch kann diese Reaktion in beide Richtungen erfolgen. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, wird dies wie folgt geschrieben:
HA + H2O H3O+ + A-
Es ist möglich, diese Stärke der ursprünglichen Säure durch Teilen der Konzentrationen der konjugierten Säure und Base durch die Konzentrationen der ursprünglichen Säure und Base zu bestimmen. Wenn das Lösungsmittel Wasser ist, ist es nicht in der Gleichung enthalten. Diese Operation gibt Ihnen die Dissoziationskonstante Ka:
Ka = /
Wenn Ka groß ist, sind die konjugierten Ionen nicht stark genug, um die Reaktion in die entgegengesetzte Richtung zu bewegen, was auf eine starke Säure hinweist.
pKa macht die Sache einfacher
Die Dissoziationskonstante für eine starke Säure kann bis zu 10 betragen7, während für eine schwache Säure so niedrig wie 10 sein kann-12. Um die Verwaltung zu vereinfachen, haben Chemiker den pKa-Wert erstellt:
pKa = -log Ka
Eine starke Säure mit einer Dissoziationskonstante von 107 hat einen pKa von -7, während eine schwache Säure eine Dissoziationskonstante von 10 hat-12 Der pKa-Wert beträgt 12. Die pKa-Werte sind nicht nur einfacher zu verarbeiten, sondern stehen auch in einem umgekehrten Verhältnis zur Säurestärke. Mit anderen Worten bedeutet ein niedriger pKa eine starke Säure und umgekehrt.
Umwandlung von pKa in Ka
In einigen Tabellen ist möglicherweise der pKa-Wert aufgeführt, aber Sie benötigen möglicherweise den Ka-Wert, um ihn in Ihre Gleichungen einzufügen. Die mathematische Operation, die Sie ausführen, ist Ka = Antilog (-pKa). Sie lösen dies, indem Sie beide Seiten der ursprünglichen Beziehung auf Zehnerpotenzen erhöhen, um Folgendes zu erhalten:
Ka = 10(-pKa)
Wenn pKa eine ganze Zahl ist, wie z. B. -7, ist diese Operation einfach durchzuführen. Wenn sie jedoch einen Bruch enthält, wie z. B. 7.5, müssen Sie den Wert möglicherweise in einer Tabelle nachschlagen. Sie können es auch auf einem wissenschaftlichen Taschenrechner finden, indem Sie die Zahl eingeben und die Exponententaste drücken, die entweder wie ein Hut (^) aussieht oder mit 10 bezeichnet istX. Denken Sie daran, dass pKa als gemeinsamer Logarithmus (Basis 10) und nicht als natürlicher Logarithmus (Basis e) ausgedrückt wird. Sie möchten also eine Tabelle suchen oder eine Funktion auf Ihrem Rechner auswählen, die die Zahl auf eine Potenz von 10 und nicht auf a erhöht Potenz von e.