2.3 pKa (pKb) - tabelované disociační konstanty kyselin (bází)

Ve vodném roztoku se po přidání obecné kyseliny HA ustanoví rovnováha:

HA + H₂O ⇌ A^- + H₃O⁺

a jako pro každou reakci i zde můžeme tento děj popsat pomocí rovnovážné konstanty:

K = ([A^-]*[H₃O⁺]) / ([HA]*[H₂O])

Pro běžné koncentrace látek můžeme koncentraci vody považovat za konstantní, a tudíž uvažovat pouze:

HA ⇌ A^- + H⁺

Rovnovážnou konstantu pro tento děj označíme K_a:

K_a = ([A^-]*[H⁺]) / [HA]

a pro praktické účely převedeme na logaritmickou škálu:

pK_a = -log(K_a)

Můžeme také říci, že hodnota pK_a vyjadřuje vlastně pH v případě, že koncentrace nerozdisociované kyseliny HA ve vodném roztoku je ekvivalentní koncentraci její konjugované báze:

pH = pK_a + log([A^-]/[HA])

Podobně odvodíme tabelovanou konstantu pro bazické látky – pK_b. Mezi oběma konstantami je obdobný vztah jako mezi pH a pOH:

pK_b = pK_w - pK_a (K_w – autoionizační konstanta pro vodu, za normálních podmínek je rovna 14)

Jak se v praxi rychle orientovat mezi tabelovanými hodnotami pK_a  (pK_b):

1. pokud je látka silnou kyselinou, po smíchání s vodou se bude v roztoku vyskytovat vysoká koncentrace H₃O⁺ a zároveň bude v roztoku nízká koncentrace původní kyseliny HA
2. po dosazení do vzorce pro K_a nám vyjde velké kladné číslo (čitatel ve zlomku bude nesrovnatelně větší než jmenovatel)
3. po zlogaritmování nám vyjde o něco menší kladné číslo
4. po převrácení znaménka nám vyjde záporné číslo
5. můžeme tedy vyvodit, že silné kyseliny budou všechny ty se zápornou hodnotou pK_a (čím bude toto číslo zápornější, tím se bude jednat o silnější kyselinu)

Uzančně považujeme za silné kyseliny ty, které mají pK_a nižší jak -1:

• pK_a(HClO₄) = -10 … kyselina chloristá patří mezi nejsilnější běžné kyseliny

• pK_a1(H₂SO₄) = -3 … kyselina sírová patří mezi silné kyseliny

• pK_a(HNO₃) = -1,3 … kyselina dusičná patří ještě mezi silné kyseliny

• pK_a2(H₂SO₄) = 2 … hydrogensírany patří již jen mezi středně silné kyseliny (HSO₄^- + H₂O ⇌ SO₄^2- + H₃O⁺)

• pK_a(HCN) = 9,2 … kyanovodík patří mezi velmi slabé kyseliny

Obdobně pro báze – čím nižší pK_b, tím silnější báze:

• pK_b(NaNH₂) = -19 … velmi silná báze

• pK_b(NaOH) = -0,8 … silná báze

• pK_b(NH₃) = 4,8 … středně silná báze

• pK_b(pyridin) = 8,8 … slabá báze