pKa là gì? Chỉ số pKa được sử dụng để làm gì và có ý nghĩa như thế nào trong hoá học? Cùng chúng tôi tìm hiểu về chỉ số pKa trong bài viết dưới đây.
pKa là gì?
pKa là chỉ số mô tả tính axit của một phân tử cụ thể. Nó đo độ mạnh của một axit bằng cách giữ chặt một proton bởi axit Bronsted. Giá trị pKa càng thấp, axit càng mạnh và khả năng tăng proton của nó càng lớn.
Ka là hằng số phân ly axit. Nó đo lường mức độ phân ly hoàn toàn của một axit trong dung dịch nước. Giá trị Ka càng lớn thì axit càng mạnh vì axit phần lớn phân ly thành ion và có giá trị pka thấp hơn. Mối quan hệ giữa pKa và Ka được mô tả bằng phương trình sau:
pKa = -log [Ka]
Hằng số phân ly axit hoặc giá trị pKa rất cần thiết để hiểu về những phản ứng cơ bản trong hóa học. Những giá trị này tiết lộ trạng thái deproton hóa của một phân tử trong một dung môi cụ thể. Người ta rất quan tâm đến việc sử dụng các phương pháp lý thuyết để tính toán các giá trị pKa cho nhiều loại phân tử khác nhau.
Công thức tính pKa
Chúng ta hãy coi một axit yếu HA tạo thành trong dung dịch nước là:
- HA (axit) + H 2 O ⇋ H 3 O + (aq) + Aaq) (bazơ liên hợp)
Hằng số phân ly của axit được xác định bởi:
- K a = [H 3 O + ] [A – ] / [HA]
- pKa = – log Ka = – log {[H 3 O + ] [A – ] / [HA]}
Trong trường hợp axit polyprotic chứa nhiều hơn 1 proton phân ly từng bước và tạo ra nhiều hơn một hằng số phân ly và nhiều hơn một giá trị pKa.
Ví dụ: Với axit photphoric có chứa 3 proton tạo ra sự phân ly của proton đầu tiên có thể được ký hiệu là Ka1 và các hằng số cho sự phân ly của các proton kế tiếp là Ka2 và Ka3.
H 3 PO 4 ⇋ H 2 PO 4 – + H +
K a1 = [H 2 PO 4 – ] [H + ] / [H 3 PO 4 ]
pK a1 = – log K a1 = – log {[H 2 PO 4 – ] [H + ] / [H 3 PO 4 ]}
H2PO4 – ⇋ HPO4 2- + H +
K a2 = [HPO4 2- ] [H + ] / [H 2 PO 4 – ]
pK a2 = – log K a2 = – log {[HPO 4 2- ] [H + ] / [H 2 PO 4 – ]}
HPO4 2- ⇋ PO4 3- + H +
K a3 = [PO 4 3- ] [H + ] / [HPO4 2- ]
pK a3 = – log K a3 = – log {[PO 4 3- ] [H + ] / [HPO4 2- ]}
pKa và pH của dung dịch đệm
Từ phương trình Henderson của đệm axit, pH của dung dịch được xác định là:
pH = pKa + log {[muối] / [Axit]}
Khi [muối] / [Axit] = 10 thì
pH = pKa + 1
Khi [muối] / [Axit] = 1/10 thì
pH = pKa – 1
Lưu ý: Vì vậy, axit yếu có thể được sử dụng để chuẩn bị các dung dịch đệm có giá trị pH nằm trong khoảng pKa1 và pKa – 1.
Axit axetic có pKa khoảng 4,8. Do đó, nó có thể được sử dụng để tạo dung dịch đệm có giá trị pH nằm trong khoảng từ 3,8 đến 5,8.
Mối quan hệ giữa pKa và pKb là gì
Chúng ta hãy coi một axit yếu HA tạo thành trong dung dịch nước là:
- HA + H2O ⇋ H3O + (aq) + A – (aq)
(axit) (bazơ liên hợp)
Hằng số phân ly của axit được xác định bởi:
- Ka = [H3O + ] [A – ] / [HA]……… (1)
Bazơ liên hợp A- hoạt động như một bazơ yếu trong nước:
- A – + H 2 O ⇋ HA + OH –
- Cho bazơ Kb = [HA] [OH – ] / [A – ] …………. (2)
Nhân phương trình (i) và (ii):
- Ka x Kb = {[H3O + ] [A – ] / [HA]} x {[HA] [OH – ] / [A – ]} = [H3O + ] [OH – ] = Kw
- Ka x Kb = Kw
Khi lấy logarit âm ở cả hai bên:
- – log Ka – log K b = – log Kw
- pKa + pKb = pKw
Bảng giá trị pKa của axit
Các hằng số ion hóa axit (Ka ) và pKa có giá trị ở 25 ℃.
Hợp chấtCông thứcGiá trị Kagiá trị pKaAxit a-xê-tícCH3COOH1,7 x 10 -54,75Axit benzoicC6H5COOH6,3 x 10 -54,20Axit boricH3BO35,9 x 10 -109,15Axit cacbonicH2CO3
HCO3-
4,3 x 10 -7
4,8 x 10 -11
6,35
10,33
Axit xianuaHOCN3,5 x 10 -43,46Axit fomicHCOOH1,7 x 10 -43,75Axit hydrocyanicHCN4,9 x 10 -109.3Acid hydrofluoricHF6,8 x 10 -43,20Axit sunfuricH2SO4
HSO4-
mạnh
1,1 x 10 -2
-3
1,99
Hydro sunfuaH2S
HS–
8,9 x 10 -8
1,2 x 10 -19
7,05
19
Axit nitoHNO24,5 x 10 -43,25Axit oxalicH2C2O4
HC2O4-
5,6 x 10 -2
5,1 x 10 -5
1,2
4.2
Nước uốngH2O10 -1414AlkyneCH☰CH10 -2525AminNH310 -3535AlkaneCH410 -5050PhenolC6H5OH10-10 _10Axit photphoricH3PO4
H2PO4-
HPO42-
6,9 x 10 -3
6,2 x 10 -8
4,8 x 10 -13
2,16
7.21
12,32
Axit lưu huỳnhH2SO3
HSO3-
1,3 x 10 -2
6,3 x 10 -8
1,85
7.2
pKa của thuốc là gì
Hằng số phân li axit-bazo (pKa) của thuốc là một tham số hóa lý quan trọng ảnh hưởng đến nhiều đặc điểm dược phẩm sinh học. Mặc dù điều này đã được thiết lập tốt, tỷ lệ chung của các hợp chất không thể ion hóa và ion hóa đối với các chất giống như thuốc không được biết đến. Thậm chí ít được biết đến là sự phân bố tổng thể của các giá trị axit và cơ sở pKa. Nghiên cứu hiện tại đã xem xét các tài liệu liên quan đến cả tỷ lệ của các chất ion hóa và phân phối pkA. Hơn nữa, một tập hợp 582 loại thuốc có liên quan pKa dữ liệu đã được kiểm tra kỹ lưỡng để cung cấp một tập hợp các quan sát đại diện. Điều này đã được tăng cường hơn nữa bằng cách phân định các hợp chất thành thuốc thần kinh trung ương và thuốc không thuộc hệ thần kinh trung ương để điều tra xem sự khác biệt tồn tại ở đâu. Điều thú vị là sự phân bố các giá trị pKa cho các axit đơn có sự khác biệt đáng kể giữa các chất CNS và không có CNS với chỉ một hợp chất CNS có axit pKa dưới 6,1. Sự phân bố của các chất cơ bản trong tập hợp CNS cũng cho thấy sự cắt đứt rõ rệt không có hợp chất nào có pKa trên 10,5.
Sự phân bố pKa của thuốc bị ảnh hưởng bởi hai động lực chính. Đầu tiên là liên quan đến bản chất và tần suất xuất hiện của các nhóm chức năng thường được quan sát thấy trong dược phẩm và phạm vi giá trị pKa điển hình của chúng. Yếu tố khác liên quan đến mục tiêu sinh học mà các hợp chất này được thiết kế để tấn công.
Ví dụ, nhiều mục tiêu thần kinh trung ương dựa trên bảy thụ thể kết hợp với protein G xuyên màng (7TM GPCR) có dư lượng axit aspartic quan trọng được biết là tương tác với hầu hết các phối tử. Do đó, các amin chủ yếu có mặt trong các phối tử nhắm mục tiêu 7TM GPCR’s và điều này ảnh hưởng đến pKa của thuốc chứa các nhóm cơ bản.
Đối với các bộ sưu tập hợp chất sàng lọc lớn hơn, hóa học tổng hợp và thực hành làm việc của chính các nhà hóa học có thể ảnh hưởng đến tỷ lệ các hợp chất có thể ion hóa và sự phân bố pKa. Những phát hiện từ nghiên cứu này mở rộng trong nghiên cứu pKa và có ý nghĩa đối với nghiên cứu khám phá liên quan đến thành phần của cơ sở dữ liệu doanh nghiệp và bộ sưu tập các hợp chất sàng lọc. Các hướng dẫn thô sơ đã được đề xuất cho hồ sơ của các bộ sưu tập hợp chất và sẽ phát triển khi lĩnh vực nghiên cứu này được mở rộng.
Trên đây là tổng hợp thông tin cơ bản về pKa là gì cùng ý nghĩa của pKa trong hoá học, trong ngành dược phẩm học. Hy vọng rằng bài viết này đã giúp bạn gỡ rối được phần nào những thắc mắc có liên quan đến chỉ số pKa là gì.
Xem thêm: Giờ địa phương là gì? Những điều cần biết về giờ địa phương
Thắc mắc –
-
Giờ địa phương là gì? Những điều cần biết về giờ địa phương
-
Tìm hiểu put up with nghĩa là gì trong tiếng Anh?
-
Compound sentence là gì? Tìm hiểu compound sentence trong tiếng Anh
-
Protid là gì? Sự khác nhau giữa protein và protid
-
Vj là gì? Tổng hợp thông tin về nghề Vj
-
CO là gì trong hóa học? Tổng hợp thông tin về oxit CO
-
Hiệu đính bản dịch là gì? Nó có quan trọng không
