Syrakonstant

En syrakonstant (K_a eller K_s) är en specifik typ av jämviktskonstant som indikerar hur mycket en syra kan protolyseras (dissocieras), det vill säga hur stor andel av syran som reagerar med vatten och bildar oxoniumjoner (H₃O⁺) i vattenlösning. Ibland beskrivs syrakonstanter som dissociationskonstanter, något oegentligt eftersom det inte finns fria H⁺-joner i lösningen. Eftersom konstanten varierar mycket i storlek mellan olika syror visas den ofta genom den additiva inversen av dess 10-logaritm, genom symbolen pK_a (jämför pH):

pK_a = −log₁₀K_a

pK_a-värdet motsvarar det pH-värde då syran dissocierat till 50 %, det vill säga då {HA} = {A^-}. Starka syror, till exempel svavelsyra, protolyseras nästan helt i vattenlösning och har därmed låga pK_a-värden (under 1), medan svaga syror, till exempel ättiksyra, bara protolyseras delvis och har ett högre pK_a-värde.

Vidare kan flera syror dissociera i två eller flera steg (två- och flerprotoniga syror) och dessa definieras då av två eller fler pK_a-värden, betecknade med siffror, till exempel pK_a,1, pK_a,2, pK_a,3 respektive. För aminosyror används ibland beteckningarna pK₁ för karboxylgruppens (–COOH), pK₂ för aminogruppens (–NH₃⁺) och pK_R för sidokedjans pK_a-värde, oavsett om sidokedjans protolyssteg är det andra eller det tredje.^[1][2]

Varje syra har en korresponderande bas med en baskonstant K_b. Produkten av syrakonstanten och baskonstanten är lika med vattnets autoprotolyskonstant K_w, och sålunda är pK_a + pK_b = pK_w. Därför uppges som regel endast pK_a-värden i tabellverk.

pK_a-värden används bland annat vid beräkningar av pH i buffertlösningar, för att bestämma deras buffertkapacitet och för att utreda optimala betingelser för titreringar.

För en enprotonig syra, det vill säga för en syra HA som dissocierar i endast ett steg, kan vi skriva följande generella jämviktsreaktion, med jämviktskonstanten K_a:

${\displaystyle {\mbox{HA}}\rightleftharpoons {\mbox{H}}^{+}+{\mbox{A}}^{-}\qquad ;\qquad K_{\mathrm {a} }}$

Av den allmänna definitionen av jämviktskonstant följer att:

${\displaystyle K_{\mathrm {a} }={\frac {\{{\mbox{H}}^{+}\}\cdot \{{\mbox{A}}^{-}\}}{\{{\mbox{HA}}\}}}}$

En tvåprotonig syra H₂A dissocierar i två steg. Det första steget skrivs:

${\displaystyle {\mbox{H}}_{2}{\mbox{A}}\rightleftharpoons {\mbox{H}}^{+}+{\mbox{HA}}^{-}\qquad ;\qquad K_{\mathrm {a} ,1}}$

där K_a,1 definieras på motsvarande sätt som för en enprotonig syra, nämligen:

${\displaystyle K_{\mathrm {a} ,1}={\frac {\{{\mbox{H}}^{+}\}\cdot \{{\mbox{HA}}^{-}\}}{\{{\mbox{H}}_{2}{\mbox{A}}\}}}}$

Det andra steget kan skrivas på två sätt; antingen utgår man från HA^-:

${\displaystyle {\mbox{HA}}^{-}\rightleftharpoons {\mbox{H}}^{+}+{\mbox{A}}^{2-}\qquad ;\qquad K_{\mathrm {a} ,2}}$

där K_a,2 definieras som:

${\displaystyle K_{\mathrm {a} ,2}={\frac {\{{\mbox{H}}^{+}\}\cdot \{{\mbox{A}}^{2-}\}}{\{{\mbox{HA}}^{-}\}}}}$

Alternativt kan man utgå från H₂A och man får:

${\displaystyle {\mbox{H}}_{2}{\mbox{A}}\rightleftharpoons 2{\mbox{H}}^{+}+{\mbox{A}}^{2-}\qquad ;\qquad \beta _{2}}$

Jämviktskonstanten benämns i litteraturen ofta som β så fort två eller fler vätejoner är inblandade i reaktionen. Konstanten β₂ definieras som:

${\displaystyle \beta _{2}={\frac {\{{\mbox{H}}^{+}\}^{2}\cdot \{{\mbox{A}}^{2-}\}}{\{{\mbox{H}}_{2}{\mbox{A}}\}}}}$

Syrakonstanterna för tre- och fyraprotoniga syror definieras på motsvarande sätt.

• Jämviktskonstant
• Syra
• Baskonstant
• Dissociationskonstant