pKaとは??Kaとの関係は?

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しばしば、大学の化学ではpKaという高校では扱われなかった数値を使います。今回はこれについて、分かりやすく説明していきます。

pKaの定義

プレンステッド酸・塩基と共役酸・塩基についての記事で\(K_a\)は酸解離定数で、この値が大きければ大きいほど酸の強さが強いということを説明しました。

しかし、\(K_a\)は強酸でもない限りとても小さく何桁にもわたる数字であることが多いため扱いやすい数字にしたのが\(pK_a\)であります。$$pK_a = -log(K_a)$$で定義されます。

上のグラフは、\(y=-logx\)であり、\(K_a\)が大きくなればこの値は小さくなることが分かる。

つまり、\(pK_a\)の値が小さくなれば酸性度が大きくなる

たとえば、

  • 強酸である硝酸の\(pK_a\)は-1.8
  • 中性であるメタンの\(pK_a\)は49
  • 塩基であるアンモニアの\(pK_a\)は36

であります。

塩基だからといって、酸性度が中性メタンより小さいというわけではないということもわかりますよね。

メタンよりアンモニアが酸性度が高いのは、電気陰性度がアンモニアを構成している窒素のほうが大きいからです。なぜ、電気陰性度と酸性度に関係があるのかというと、電気陰性度が高いと水素を1つ放してできた陰イオンが負電荷をひきつけ安定できるためである。

水素イオンを手放した、メタン・アンモニアの姿が上の図であり、電気陰性度が高くないと負電荷(孤立電子対)をひきつけられずオクテッド則を満たせず、不安定で水素を手放せない→酸性度と電気陰性度が関係している。

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