Redigerer Syrekonstanten

{{syrer og baser}}
I [[kjemi]] og [[biokjemi]] er '''syrekonstanten''' ('''''K''<sub>a</sub>''') en spesifikk form for [[likevektskonstant]] som angir grad av [[dissosiasjon (kjemi)|dissosiasjon]] av [[hydrogen-ion]]er fra en [[syre]] (det vil si hvor godt den splitter H±ioner i mindre molekyler for å danne hydronium av en vannløsning). Likevekten er der hvor et proton overføres fra en [[syre]], HA, til vann, H<sub>2</sub>O. Termen for vannkonsentrasjon, [H<sub>2</sub>O], blir ''utelatt'' fra det generelle uttrykket for [[likevektkonstant]].

: HA(aq) + H<sub>2</sub>O(l) {{unicode|&#8652;}} H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>(aq) + A<sup>&ndash;</sup>(aq)

: <math>K_\text{a} = \frac{[\mbox{H}_3\mbox{O}^+][\mbox{A}^- ]} {[\mbox{HA}]}</math>

Likevekten blir ofte skrevet i form av «H<sup>+</sup>(aq)», som gjenspeiler [[syre-basereaksjons-teorier|Bronsted-Lowry-teorien]] for syrer.

: HA(aq) {{unicode|&#8652;}} H<sup>+</sup>(aq) + A<sup>&ndash;</sup>(aq)

Fordi denne konstanten adskiller seg for hver syre og varierer over flere grader av størrelsesorden, blir syrekonstanten ofte angitt ved dets [[vanlig logaritme|vanlige logaritmes]] [[additiv invers|additive invers]] som representeres ved symbolet p''K''<sub>a</sub> (og bruker den samme matematiske relasjonen som [H<sup>+</sup>] er til [[pH]]).

: p''K''<sub>a</sub> = −log<sub>10 </sub>''K''<sub>a</sub>'''

Generelt sett angir en større verdi av ''K''<sub>a</sub> (eller en mindre verdi av p''K''<sub>a</sub>) en sterkere [[syre]] siden graden av dissosiasjon er større ved den samme konsentrasjonen.

Ved å bruke syrekonstanten kan konsentrasjonen av syre, dens konjugerte base, protoner og hydroksid lett bli fastslått. Dersom en syre er delvis nøytralisert, kan ''K''<sub>a</sub> også bli brukt til å finne pH til den resulterende [[Buffer (kjemi)|buffer]]. Den samme informasjon er oppsummert i [[Henderson-Hasselbalch-ligningen]].

== Basekonstant for den konjugerte base ==
Gjennom analogi kan man definere konstanten for basekonstanten ''K''<sub>b</sub> og p''K''<sub>b</sub> til den [[Konjugat (syre-base teori)|konjugerte base]] A<sup>&ndash;</sup>:

: <math>K_\text{b} = \frac{[\mbox{HA}][\mbox{OH}^-]} {[\mbox{A}^-]}</math>

: p''K''<sub>b</sub> = −log<sub>10</sub> ''K''<sub>b</sub>'''

Dette er dissosiasjonskonstanten for likevekten

: A<sup>&ndash;</sup>(aq) + H<sub>2</sub>O(l) {{unicode|&#8652;}} HA(aq) + OH<sup>&ndash;</sup>(aq)

Analogt til ''K''<sub>a</sub>, angir en økt verdi av ''K''<sub>b</sub> en sterkere [[base]] ettersom antallet protoner som aksepteres er større ved en identisk konsentrasjon.

== Forholdet mellom syrekonstanten og basekonstanten ==
Det eksisterer en relasjon mellom verdi av ''K''<sub>a</sub> for en syre HA og verdien av ''K''<sub>b</sub> for dens konjugerte base A<sup>&ndash;</sup>. Fordi addisjon av ioniseringsreaksjonen for HA og ioniseringsreaksjonen for A<sup>&ndash;</sup> alltid gir reaksjonen for [[selvionisering av vann]], gir produktet av syre- og basekonstantene vanns dissosiasjonskonstant (''K''<sub>w</sub>), som er 1,0&nbsp;×&nbsp;10<sup>−14</sup> ved 25&nbsp;°C. Med andre ord,

: ''K''<sub>a</sub>''K''<sub>b</sub> = ''K''<sub>w</sub>
: p''K''<sub>a</sub> + p''K''<sub>b</sub> = p''K''<sub>w</sub>

Ettersom produktet av ''K''<sub>a</sub> og ''K''<sub>b</sub> forblir konstant, følger det at sterkere syrer har svakere konjugerte baser, mens svakere syrer har sterkere konjugerte baser.

== Faktorer som avgjør syrer og basers relative styrke ==
Ettersom den er en [[likevektkonstant]] blir syrekonstanten K<sub>a</sub> bestemt av forskjellen i frie energier &Delta;G&deg; mellom reagensene og produktene, særlig, mellom de protonerte (AH) og de-protonerte (A<sup>&ndash;</sup>)-tilstandene. Molekylære interaksjoner som favoriserer den deprotonerte (A<sup>&ndash;</sup>)-tilstanden framfor den protonerte (AH)-tilstanden vil øke K<sub>a</sub> (fordi ratioen [A<sup>&ndash;</sup>]/[AH] øker) eller, tilsvarende, senke pK<sub>a</sub>. Omvendt vil molekylære interaksjoner som favoriserer den protonerte (AH)-tilstanden framfor den deprotonerte (A<sup>&ndash;</sup>)-tilstanden senke K<sub>a</sub> (fordi ratioen [A<sup>&ndash;</sup>]/[AH] er lavere) eller, tilsvarende, øke pK<sub>a</sub>.

Anta for eksempel at den protonerte (AH)-formen donerer en [[hydrogen-binding]] AH<math>\cdots</math>X til et annet atom V, som den deprotonerte formen ikke kan (siden den ikke har mer hydrogen igjen). Den protonerte formen blir favorisert fordi den har en hydrogenbinding, så pK<sub>a</sub> øker (K<sub>a</sub> synker). Størrelsen på pK<sub>a</sub>-forskyvningen kan til og med avgjøres utfra endringen i &Delta;G&deg; ved bruk av ligningen
<math>K_{\text{a}} = e^{-\frac{\Delta G^\circ}{RT}}</math>.

Andre molekylære interaksjoner kan også skifte pK<sub>a</sub>. Tillegg av en elektron-tilbaketrekkende kjemisk gruppe (slik som [[oksygen]], et [[halid]], en [[cyano]]-gruppe eller til og med en [[fenyl]]ring) til molekylet nær det titrerende hydrogenet vil favorisere den deprotonerte tilstanden (ved å stabilisere elektronet som etterlates når protonet dissosierer) og dermed senke pK<sub>a</sub> (høyne K<sub>a</sub>). For eksempel fører suksessiv oksidasjon av [[hypoklorisk syre]] til stadig forhøyet K<sub>a</sub>: HClO < HClO<sub>2</sub> < HClO<sub>3</sub> < HClO<sub>4</sub>. Differansen i verdier av ''K''<sub>a</sub> mellom [[hypoklorisk syre]] HClO og [[perklorisk syre]] HClO<sub>4</sub> er omtrentlig 11 grader av størrelsesorden (pK<sub>a</sub>-forskyvning på ~11). Elektrostatiske interaksjoner kan også påvirke likevekten. Nærværet av omgivende negative ladninger vil disfavorisere dannelsen av negativt ladede, deprotonerte arter og følgelig øke pK<sub>a</sub>. Særlig kan ioniseringen av en gruppe på et molekyl påvirke pK<sub>a</sub> til en annen.

[[Fumarsyre]] og [[maleisk syre]] er klassiske eksempler på forskyvninger i pK<sub>a</sub>. Begge molekyler har samme sammensetning ettersom de er to [[karboksylsyre]]-grupper adskilt av to karbonatomer med dobbeltbinding: fumarsyre er [[trans]]-[[isomer]] mens maleisk syre er [[cis]]-[[isomer]]. Utfra symmetri kan man forestille seg at de to karboksylsyrene hadde den samme
pK<sub>a</sub>, noe som typisk er ~4 for [[karboksylsyre]]r. Det stemmer nesten for [[fumarsyre]], som har pK<sub>a</sub>-er på omtrent 3,5 og 4,5. [[Maleisk syre]] derimot har pK<sub>a</sub>-er på om lag 1,5 og 6,5. Når ''en'' av dens karboksylsyrer deprotoneres kan den andre danne en sterk hydrogenbinding til den. Totaleffekten blir at den deprotonerte tilstanden til den hydrogenbindings-mottakende gruppen favoriseres (senker dens pK<sub>a</sub> fra ~4 til 1,5) og at den protonerte tilstanden til den hydrogenbindings-avgivende gruppen favoriseres (høyner dens pK<sub>a</sub> fra ~4 til 6,5).

== Viktigheten av pKa-verdier ==
pKa-verdien(e) til en forbindelse påvirker mange av forbindelsens egenskaper slik som dens reaktivitet, solubilitet og spektrale egenskaper (farge). I biokjemien er pKa-verdiene til proteiner og aminosyrers sidekjeder av største viktighet for aktiviteten av [[enzym]]er og [[protein]]ers stabilitet.

== Bestemmelse av syrekonstanten ==
For syrer av svak til middels svak syrestyrke kan pK<sub>a</sub> bestemmes ved [[titrering]], idet pK<sub>a</sub> = pH ved halvtitrerpunktet. For sterke syrer derimot er man avhengig av teoretiske beregninger. Til dels kan man basere seg på pK<sub>a</sub>-bestemmelser i andre [[løsningsmidler]] enn vann.{{tr}} Men ofte gir termodynamiske beregninger like gode verdier.<ref>http://www.chembuddy.com/?left=BATE&right=dissociation_constants|Dissociation{{død lenke|dato=august 2017 |bot=InternetArchiveBot }} constants pKa and pKb,ChemBuddy, innhentet 6. september 2008</ref> Uansett er slike beregninger svært unøyaktige. Som et eksempel oppgis verdier for pK<sub>a</sub> til saltsyre som varierer mellom -3 og -8, noe som svarer til en faktor på 100 000 i K<sub>a</sub>-verdier.<ref>http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable/ Bordwell pKa-tabell i DMSO</ref><ref>{{kilde www|url=http://www2.lsdiv.harvard.edu/labs/evans/pdf/evans_pKa_table.pdf |tittel=Arkivert kopi |besøksdato=2012-01-02 |url-status=død |arkivurl=https://web.archive.org/web/20120121150933/http://www2.lsdiv.harvard.edu/labs/evans/pdf/evans_pKa_table.pdf |arkivdato=2012-01-21 }} Harvard University: Evans Group pKa-tabell</ref>
* Se også [[pKa-beregninger for protein|Metoder for beregning av pKa-verdier for proteiner]]

== p''K''<sub>a</sub> til enkelte substanser ==
Målinger er ved 25ºC i vann, unntatt de med negativ pKa:

* – 25,00: [[Fluoroantimonisk syre]]
* – 15,00: [[Supersyre]]
* – 10,00: [[Fluorosulfurisk syre]]
* – 10,00: [[Perklorisk syre]]
* – 10,00: [[Hydroiodisk syre]]
* – 9,00: [[Hydrobromisk syre]]
* – 8,00: [[Saltsyre]]
* – 3,00, 1,99: [[Svovelsyre]]
* – 2,00: [[Salpetersyre]]
* – 1,76: [[Hydroniumion]]
* 3,15: [[Flussyre]]
* 3,60: [[Karbonsyre]]
* 3,75: [[Maursyre]]
* 4,04: [[Ascorbinsyre]] ([[Vitamin C]])
* 4,19: [[Ravsyre]]
* 4,20: [[Benzosyre]]
* 4,63: [[Anilin]]*
* 4,74: [[Eddiksyre]]
* 4,76: [[Dihydrogencitration]] ([[Citrat]])
* 5,21: [[Pyridin]]*
* 6,40: [[Monohydrogencitration]] (Citrat)
* 6,99: [[Etylendiamin]]*
* 7,00: [[Hydrogensulfid]], [[Imidazole]]* (som en syre)
* 7,50: [[Hypoklorøs syre]]
* 9,25: [[Ammoniakk]]*
* 9,33: [[Benzylamin]]*
* 9,81: [[Trimetylamin]]*
* 9,99: [[Fenol]]
* 10,08: Etylendiamin*
* 10,66: [[Metylamin]]*
* 10,73: [[Dimetylamin]]*
* 10,81: [[Etylamin]]*
* 11,01: [[Trietylamin]]*
* 11,09: [[Dietylamin]]*
* 12,50: [[Guanidin]]*
* 12,67: [[Monohydrogenfosfation]] ([[Fosfat]])
* 14,58: [[Imidazole]] (som en base)
* – 19,00 (pKb) [[Natriumamid]]
* 37,00: [[LDA]]
* 45,00: [[Propan]]
* 50,00: [[Etan]]

'''*''' Opplistede verdier for ammoniakk og aminer er p''K''<sub>a</sub>-verdier for de korresponderende ammoniumioner.

=== Referanser ===
<references/>

== Litteratur ==
* Atkins, Peter, og Loretta Jones. ''Chemical Principles: The Quest for Insight''. 3. utg. New York: W. H. Freeman and Company, 2005

==Se også==
* [[Isoelektrisk punkt]]

== Eksterne lenker ==
* [http://www.chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable/ Bordwell pKa-tabell i DMSO]
* [https://web.archive.org/web/20120121150933/http://www2.lsdiv.harvard.edu/labs/evans/pdf/evans_pKa_table.pdf Harvard University: Evans Group pKa-tabell] (pdf)
* [http://www.shodor.org/unchem/basic/ab/ Shodor.org Syre-base-kjemi]
* http://library.thinkquest.org/C006669/data/Chem/acidsbases/factors.html Faktorer som påvirker relativ styrke for syrer og baser]
* [http://chemed.chem.purdue.edu/genchem/topicreview/bp/3organic/3org_frame.html Purdue kjemi]
* [http://www.iupac.org/goldbook/A00080.pdf definisjon av «surhetskonstant»] (pdf) (fra [[IUPAC]] «''[[Gold Book]]''»)
* [http://www2.iq.usp.br/docente/gutz/Curtipot_.html Distribusjonsdiagrammer for syrer og baser] (generert fra p<math>K_{a}</math>-verdier med fritt regneark)
* [https://web.archive.org/web/20060321151651/http://www.q-pharm.com/home/contents/sci_and_tech/proof_of_concept/pka/ pKa-utregningsprogramvare]
* [https://web.archive.org/web/20070312045609/http://sparc.chem.uga.edu/ SPARC fysisk/kjemisk egenskaps-kalkulator]



[[Kategori:Syre-base kjemi]]
[[Kategori:Termodynamikk]]