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Dans la formulation d'acides et de bases de Bronsted-Lowry, un acide est un composé qui libère un proton en solution, tandis qu'une base est un composé qui accepte un proton. Lorsqu'un acide de Bronsted se dissout dans un solvant, il produit une base conjuguée, tandis que le solvant agit en même temps comme base et produit un acide conjugué. La division des concentrations d'acide et de base conjugués par les concentrations des composés d'origine produit la constante d'équivalence Keqqui mesure la force de l’acide d’origine. Les chimistes se réfèrent à Keq en tant que valeur Ka de la réaction lorsque le solvant est de l'eau. Ce nombre peut varier de plusieurs ordres de grandeur. Pour faciliter les calculs, les chimistes utilisent généralement le nombre pKa, qui est le logarithme négatif de la valeur Ka.
Ka est la force d'un acide dans l'eau
Lorsqu'un acide générique (HA) se dissout dans l'eau, il donne un proton et le produit de la réaction consiste en H3O+ et un-, qui est la base conjuguée de la réaction. En fonction de la capacité relative des HA à donner des protons et A- pour les accepter, la réaction peut également se dérouler dans le sens opposé jusqu'à ce qu'un équilibre soit finalement atteint.
Les chimistes déterminent la force d’un acide (Ka) en mesurant les concentrations de HA, H30+ et un- à l'équilibre et en divisant les concentrations des produits par la concentration de l'acide d'origine. Parce que la concentration en eau est une constante, ils la laissent en dehors de l'équation.
Ka = /
Conversion en pKa
Les valeurs de Ka peuvent être très grandes ou très petites. Par exemple, la valeur Ka pour l'acide chlorhydrique (HCl) est d'environ 107, tandis que la valeur de Ka pour l'acide ascorbique (vitamine C) est de 1,6 x 10-12. Travailler avec de tels nombres n'est pas pratique, alors pour faciliter les choses, les chimistes ont défini le nombre de pKa comme suit:
pKa = -log Ka
Selon cette définition, le pKa de l'acide chlorhydrique est égal à -log 107 = -7, alors que le pKa de l'acide ascorbique est -log (1,6 x 10-12) = 11,80. Comme il est évident, plus le nombre de pKa est petit, plus l'acide est fort.
Trouver des logarithmes
Un logarithme est fondamentalement l'opposé d'un exposant. Si nous avons une expression telle que log10x = y, on peut trouver x en prenant l'exposant à la base 10 des deux côtés: 10log x = 10y. Par définition, 10logx = x, donc l'expression devient x = 10y. La valeur de pKa est un logarithme négatif, ce qui signifie que lorsque l'équation -log x = y est inversée, x est égal à un exposant négatif 10-y, qui est un petit nombre si y est grand et un grand nombre si y est petit.
En pratique, trouver les logarithmes peut être compliqué, aussi la plupart des scientifiques utilisent-ils des tableaux de logarithmes ou une calculatrice scientifique. Pour trouver un logarithme en base 10 sur une calculatrice scientifique, vous devez saisir la valeur du logarithme et appuyer sur le "log10"clé.