نحوهی تبدیل pKa به Ka
اصطلاح "pKa" در محاسبات شیمی در مقایسه با "Ka" به طور رایجتری مورد استفاده قرار میگیرد. با این وجود، سردرگمی زیادی بین این دو مفهوم وجود دارد.
مترجم: سهیلا حاجیزاده
منبع:راسخون
منبع:راسخون
اصطلاح "pKa" در محاسبات شیمی در مقایسه با "Ka" به طور رایجتری مورد استفاده قرار میگیرد. با این وجود، سردرگمی زیادی بین این دو مفهوم وجود دارد.
با وجود مفهوم کلی که تنها اسیدهای قوی میتوانند پوست را بسوزانند، بازهای قوی نیز دارای همان اثرات میباشند. علاوه بر این، اسیدها و بازها همیشه همدیگر را خنثی میکنند.
ماهیت شیمیایی هر ماده وابسته به ذرات بارداری که تولید میکند، دارد که این مواد یون نام دارند. با توجه به این اصول، یک اسید مادهای بوده که هنگامی که در آب حل میشود، به آسانی یونهای هیدروژن خود را اهدا میکند (پروتون نامیده میشود). از طرف دیگر، یک باز مادهای است که به آسانی چنین پروتونهای آزادی را میپذیرد. بر اساس میزان میل این مواد دهنده یا پذیرندهی پروتونها، آنها به عنوان "ضعیف" یا "قوی" دستهبندی میشوند.
در حالی که pH یک مقدار محبوب مورد استفاده به منظور نشان دادن تعداد پروتونهایی که توسط ماده تولید میگردد، میباشد، مقادیر دیگری مانند Ka، Kb، pKa و pKb نیز به منظور توضیح قدرت این مواد استفاده میشوند. آنها معمولا توسط شیمیدانها به منظور تصمیم گیری دربارهی قدرت معرفهای شیمیایی در آزمایشگاهها و توسط داروسازان به منظور درک دوزهای داروها استفاده میشوند. با این حال، این مقادیر میتوانند تنها برای اسیدها و بازهای برونستد مانند آن موادی که پروتون میدهند یا میپذیرند، استفاده شوند. به همین دلیل، نظریههای دیگری مانند نظریه ی لوئیس، اسیدها و بازها را از نظر انتقال الکترونها تعریف میکنند، به طوری که مقادیری مانند Ka و pKa که با پروتون ها سروکار دارند، ارتباط خود را از دست میدهند. بخشهای زیر تبدیل مقدار pKa یک اسید به مقدار Ka آن را شرح میدهند.
Ka چیست؟
Ka به عنوان "ثابت تفکیک اسید" شناخته میشود. هنگامی که یک اسید در آب حل میگردد، مولکولهای آن به یونهای مختلف تجزیه میگردند (اتمها با بارهای مثبت و منفی). در یک زمان معین، محلولهای آبی اسیدی حاوی برخی مولکولهای سالم و برخی یونها میباشند. قوی یا ضعیف بودن یک اسید بستگی به نسبت این مولکولها و یونها دارد. اگر تعداد یون های از تعداد مولکولهای اسیدی بیشتر باشد، پس اسید قوی میباشد. از طرف دیگر، اگر تعداد مولکولها از تعداد یونها بیشتر باشد، پس اسید ضعیف است. بنابراین، ثابت تفکیک اسید (Ka) به ما میگوید که آیا یک اسید ضعیف و یا قوی میباشد.اگر مقدار Ka بالا باشد، پس اسید قوی است، و غلظت یونها در محلول بالاست. اگر مقدار Ka پایین باشد، این امر بدین معنی است که غلظت مولکولها نسبت به یونها بالاتر بوده و اسید ضعیف میباشد.
pKa چیست؟
اصطلاح pKa چیزی نیست جز لگاریتم منفی ثابت تفکیک اسید (Ka)، که مبنای آن 10 در نظر گرفته میشود.در واقع، اصطلاح 'p' قبل از هر مقداری در شیمی به معنی لگاریتم منفی آن مقدار میباشد. استفاده از pKa به این دلیل است که مقدار Ka اغلب بیش از حد بزرگ و یا بیش از حد کوچک میباشد، به طوری که pKa جایگزین بهتری برای محاسبات شیمیایی میباشد. با این حال، به طور معمول به نظر میرسد که اصطلاح "ثابت تفکیک اسید" به صورت نادرستی به منظور اشاره به هر دوی مقادیر pKa و Ka مورد استفاده قرار میگیرد.
معادلهی زیر ارتباط pKa با Ka را توصیف میکند.
pKa = -log10(Ka)
از معادله ی بالا این امر واضح است که مقادیر بالاتر Ka، مقدار پایین تر pKa را به همراه دارد. بنابراین، اسیدهای قوی دارای Ka بالا و pKa پایین هستند، در حالی که اسیدهای ضعیف دارای Ka پایین و pKa بالا هستند.تبدیل pKa به Ka
از آنجایی که pKa لگاریتم منفی Ka میباشد، مقدار Ka می تواند به سادگی توسط معکوس کردن معادلهی بالا محاسبه گردد. بنابراین Ka لگاریتم منفی pKa میباشد.لگاریتم عدد x، به توان عدد 10 می باشد، به منظور به دست آوردن x باید مطرح گردد. برای مثال، در مورد عدد 1000، 10 باید به منظور به دست آوردن 1000 به توان سه گردد، یعنی 1000 = 103. بنابراین، لگاریتم 1000، عدد 3 میباشد. از طرف دیگر، اگر ما تنها مقدار لگاریتم را داشته باشیم، یعنی 3. پس به منظور یافتن مقدار عددی که از این لگاریتم به دست میآید، ما باید آنتی لگاریتم این مقدار لگاریتمی را به دست آوریم.
Antilog (logarithm) = Antilog 3 = 1000 = 103 = 10logarithm
به عنوان مثال، آنتی لگاریتم توان (لگاریتم) مقدار 10 میباشد، یعنی مقدار 10 لگاریتم خودش است. بنابراین:
Antilog (-pKa) = 10(-pKa)
بنابراین، فرمول دیگر به منظور تبدیل pKa به Ka، یافتن مقدار 10 تا مقدار pKa منفی میباشد.
Ka = 10(-pKa)
مثال
بیایید فرض کنیم که ما مقدار pKa اسید هیدروکلریک را داریم، 7- = pKa. ما میتوانیم مقدار Ka را از عبارات بالا بیابیم.
Ka = antilog (7) = 107 (زمانی که – (-7) = 7)
مقادیر pKa کم و Ka بزرگ نشان میدهد که اسید هیدروکلریک یک اسید قوی میباشد، که به آسانی به یونهای خود تجزیه میشود (هیدروژن و کلر).
واضح است که چگونه مقدار Ka میتواند در مرحلهی جدا محاسبه گردد، درصورتی که مقدار pKa در دسترس باشد. اسیدها با یک مقدار Ka کمتر از 1 به عنوان اسیدهای ضعیف در نظر گرفته میشوند، در حالی که اسیدهایی با مقدار بالاتر از یک اسید قوی هستند.
مقالات مرتبط
تازه های مقالات
ارسال نظر
در ارسال نظر شما خطایی رخ داده است
کاربر گرامی، ضمن تشکر از شما نظر شما با موفقیت ثبت گردید. و پس از تائید در فهرست نظرات نمایش داده می شود
نام :
ایمیل :
نظرات کاربران
{{Fullname}} {{Creationdate}}
{{Body}}