Περιεχόμενο
Στη σύνθεση Bronsted-Lowry των οξέων και των βάσεων, ένα οξύ είναι μια ένωση που απελευθερώνει ένα πρωτόνιο σε διάλυμα, ενώ μια βάση είναι μια ένωση που δέχεται ένα πρωτόνιο. Όταν ένα οξύ Bronsted διαλύεται σε ένα διαλύτη, παράγει μία συζευγμένη βάση, ενώ παράλληλα ο διαλύτης δρα ως βάση και παράγει ένα συζευγμένο οξύ. Ο διαχωρισμός των συγκεντρώσεων συζευγμένου οξέος και βάσης, με τις συγκεντρώσεις των αρχικών ενώσεων, παράγει την σταθερά ισοδυναμίας Κeq, το οποίο είναι ένα μέτρο για το πόσο ισχυρό είναι το αρχικό οξύ. Οι χημικοί αναφέρουν την Κeq ως τιμή Κα της αντίδρασης όταν ο διαλύτης είναι νερό. Αυτός ο αριθμός μπορεί να ποικίλει κατά πολλές τάξεις μεγέθους, έτσι ώστε να γίνουν οι υπολογισμοί ευκολότεροι, οι χημικοί συνήθως χρησιμοποιούν τον αριθμό pKa, ο οποίος είναι ο αρνητικός λογάριθμος της τιμής Ka.
Ka είναι η αντοχή ενός οξέος στο νερό
Όταν ένα γενικό οξύ (ΗΑ) διαλύεται σε νερό, δίδει ένα πρωτόνιο και το προϊόν της αντίδρασης αποτελείται από Η3Ο+ και ένα-, η οποία είναι η συζευγμένη βάση της αντίδρασης. Ανάλογα με τις σχετικές ικανότητες του ΗΑ να δωρίζει πρωτόνια και Α- για να τα δεχτεί, η αντίδραση μπορεί επίσης να προχωρήσει στην αντίθετη κατεύθυνση μέχρι να επιτευχθεί τελικά μια ισορροπία.
Οι χημικοί προσδιορίζουν την ισχύ ενός οξέος (Ka) μετρώντας τις συγκεντρώσεις των ΗΑ, Η30+ και ένα- σε ισορροπία και διαίρεση των συγκεντρώσεων των προϊόντων από τη συγκέντρωση του αρχικού οξέος. Επειδή η συγκέντρωση του νερού είναι μια σταθερά, το αφήνουν έξω από την εξίσωση.
Ka = /
Μετατροπή σε pKa
Οι τιμές Ka μπορούν να είναι πολύ μεγάλες ή πολύ μικρές. Για παράδειγμα, η τιμή Ka για το υδροχλωρικό οξύ (HCl) είναι περίπου 107, ενώ η τιμή Ka για το ασκορβικό οξύ (βιταμίνη C) είναι 1,6 X 10-12. Η εργασία με τέτοιους αριθμούς είναι ακατάλληλη, έτσι ώστε να διευκολυνθούν τα πράγματα, οι χημικοί έχουν ορίσει τον αριθμό pKa ως:
pKa = -log Κβ
Σύμφωνα με αυτόν τον ορισμό, η τιμή pKa για το υδροχλωρικό οξύ είναι -log 107 = -7, ενώ το ρΚα για ασκορβικό οξύ είναι -log (1,6 χ 10-12) = 11.80. Όπως είναι εμφανές, όσο μικρότερος είναι ο αριθμός ρΚα, τόσο ισχυρότερο είναι το οξύ.
Εύρεση λογαρίθμων
Ένας λογάριθμος είναι βασικά το αντίθετο ενός εκθέτη. Αν έχουμε μια έκφραση όπως το log10x = y, μπορούμε να βρούμε x παίρνοντας τον εκθέτη στη βάση 10 αμφοτέρων των πλευρών: 10log x = 10y. Εξ ορισμού, 10logx = x, οπότε η έκφραση γίνεται x = 10y. Η τιμή pKa είναι αρνητικός λογάριθμος, δηλαδή όταν η εξίσωση -log x = y αντιστραφεί, το x είναι ίσο με αρνητικό εκθέτη 10-y, που είναι ένας μικρός αριθμός εάν το y είναι μεγάλο και ένας μεγάλος αριθμός εάν το y είναι μικρό.
Στην πράξη, η εύρεση των λογαρίθμων μπορεί να είναι πολύπλοκη, έτσι οι περισσότεροι επιστήμονες χρησιμοποιούν πίνακες λογαρίθμου ή επιστημονική αριθμομηχανή. Για να βρείτε ένα λογάριθμο βάσης 10 σε μια επιστημονική αριθμομηχανή, εισάγετε την τιμή του λογαρίθμου και πατήστε το "log10" κλειδί.