酸鹼與反應性基礎

pKa 值(pKa)

/ pee-kay-AY /

pKa 是一個數字,告訴你一種酸有多願意交出它的質子——一種在滑動標度上的「強度評分」。一開始讓所有人都栽跟頭的一點是:pKa 越小,酸越強。pKa 等於 -7(鹽酸)意味著質子幾乎是瞬間就飛走;pKa 等於 50(烷烴的 C-H)意味著質子基本上永遠不會離開。乙酸大約在 4.76,乙醇約在 16,水在 15.7。可以把 pKa 想成一張排行榜,分數最低的反而奪得「最強酸」的頭銜。

這個數字從哪來?一種酸 HA 在水中建立起一個平衡,HA 給出 H+ 和 A-,這個平衡點由酸解離常數 Ka 來刻畫。由於 Ka 跨越了極其巨大的範圍——從 10^7 一直到 10^-50——化學家取它以 10 為底的負對數來馴服它:pKa = -log Ka。所以 pKa 每變化 1,就代表質子脫離的難易程度變化十倍。兩種酸之間相差比如 5 個 pKa 單位,就是十萬倍之差——絕不是輕輕一推那麼小。

在有機化學裡,pKa 表是一台預測引擎。要判斷一個鹼是否強到能拔下某個質子,比一比 pKa 值就行:一個鹼能奪取任何「pKa 低於它自己共軛酸 pKa」的那種酸的質子,因為平衡總是偏向生成更弱的酸。僅憑這一條規則,你就能挑選試劑、預測質子轉移的方向、判斷一個反應到底會不會進行——全都從一列數字裡讀出來。

乙酸 pKa = 4.76,乙醇 pKa = 16。相差 11 個單位,意味著乙酸交出質子的意願大約是乙醇的 10^11 倍。

pKa 越低 = 酸越強。每差一個單位就是十倍。

pKa 不等於 pH。pKa 是酸本身的一個固定屬性(它有多願意放出質子);pH 衡量的是某一份溶液實際上有多酸。同一種酸的兩個燒杯可以有截然不同的 pH,但這種酸的 pKa 始終不變。

又稱
acid dissociation constantKa酸解离常数酸解離常數