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.
سه‌شنبه، 23 شهريور 1395
تخمین زمان مطالعه:
پدیدآورنده: علی اکبر مظاهری
موارد بیشتر برای شما
نحوه‌ی تبدیل pKa به Ka
  نحوه‏ی تبدیل pKa به Ka

 

مترجم: سهیلا حاجی‏زاده
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.

 

تبلیغات در راسخون
نظرات کاربران
ارسال نظر
با تشکر، نظر شما پس از بررسی و تایید در سایت قرار خواهد گرفت.
متاسفانه در برقراری ارتباط خطایی رخ داده. لطفاً دوباره تلاش کنید.
موارد بیشتر برای شما
روانشناسی باخت ورزشکار یا تیم ملی و واکنش جامعه به شکست
روانشناسی باخت ورزشکار یا تیم ملی و واکنش جامعه به شکست
چرا بعضی انسان ها مشکلاتشان را به هوش مصنوعی می گویند، نه به نزدیکان؟
چرا بعضی انسان ها مشکلاتشان را به هوش مصنوعی می گویند، نه به نزدیکان؟
تاج‌گذاری علیرضا یوسفی در جهان
play_arrow
تاج‌گذاری علیرضا یوسفی در جهان
پارک ملی هوافضا؛ نمایش دستاوردهای نیروهای مسلح
play_arrow
پارک ملی هوافضا؛ نمایش دستاوردهای نیروهای مسلح
سردار بلالی: نیروهای مسلح مثل مردم در میدان هستند
play_arrow
سردار بلالی: نیروهای مسلح مثل مردم در میدان هستند
برگزاری دادگاه رسیدگی به پرونده جنگ ۱۲ روزه
play_arrow
برگزاری دادگاه رسیدگی به پرونده جنگ ۱۲ روزه
افشاگری میثاقی: دلیل عصبانیت یاسر آسانی توهینی بود که آقای ایلدروم به او کرده بود + فیلم
play_arrow
افشاگری میثاقی: دلیل عصبانیت یاسر آسانی توهینی بود که آقای ایلدروم به او کرده بود + فیلم
توضیح یاسر آسانی درباره اتفاق منجر به اخراجش در گفتگو با عادل فردوسی‌پور + فیلم
play_arrow
توضیح یاسر آسانی درباره اتفاق منجر به اخراجش در گفتگو با عادل فردوسی‌پور + فیلم
واکنش روبیو به کلیدخوردن استیضاح هگست + فیلم
play_arrow
واکنش روبیو به کلیدخوردن استیضاح هگست + فیلم
وزیر خارجه آلمان: ایران باید برنامه غنی‌سازی را کنار بگذارد + فیلم
play_arrow
وزیر خارجه آلمان: ایران باید برنامه غنی‌سازی را کنار بگذارد + فیلم
هگست: نمی‌توانیم اجازه دهیم ایران به بمب اتمی دست یابد + فیلم
play_arrow
هگست: نمی‌توانیم اجازه دهیم ایران به بمب اتمی دست یابد + فیلم
کوثری: در صورت تصمیم به ساخت سلاح اتمی، در کوتاه‌ترین زمان آن را تولید می‌کنیم + فیلم
play_arrow
کوثری: در صورت تصمیم به ساخت سلاح اتمی، در کوتاه‌ترین زمان آن را تولید می‌کنیم + فیلم
جابه‌جایی سروناز ۲۵۰ساله در شیراز + فیلم
play_arrow
جابه‌جایی سروناز ۲۵۰ساله در شیراز + فیلم
تد کروز: ترامپ می‌خواهد به سرعت جنگ ایران را به پایان برساند + فیلم
play_arrow
تد کروز: ترامپ می‌خواهد به سرعت جنگ ایران را به پایان برساند + فیلم
پرتاب انسان به آسمان با استفاده از دودکش + فیلم
play_arrow
پرتاب انسان به آسمان با استفاده از دودکش + فیلم