Happovakio

Happovakio (K_a) kertoo kuinka suuri osa haposta protolysoituu kyseisen hapon vesiliuoksessa eli kuinka vahva happo on.^[1][2] Happovakion symboli on K_a, ja se on protolyysireaktion tasapainovakio: HA(aq) + H₂O(l) ⇌ H₃O⁺(aq) + A^–(aq). Tämän reaktion tasapainovakio on

${\displaystyle K={\frac {[{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}][{\mbox{A}}^{-}]}{[{\mbox{HA}}][{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}]}}}$. Kun tämä yhtälö kerrotaan puolittain [H₂O]:lla, saadaan ${\displaystyle K[{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}]={\frac {[{\mbox{H}}_{3}{\mbox{O}}^{+}][{\mbox{A}}^{-}]}{[{\mbox{HA}}]}}=K_{a}}$.

Usein on helpompi käyttää happovakion negatiivista kymmenkantaista logaritmia ${\displaystyle pK_{a}=-\log _{10}K_{a}.}$^[1][3]

Mitä suurempi K_a on, sitä vahvempi happo on kyseessä. Tämä johtuu siitä, että osoittaja on suurempi kuin nimittäjä, eli lopputuotteiden konsentraatio on suurempi kuin lähtötuotteiden. K_a:n ollessa suuri, happo siis ionisoituu voimakkaasti.^[4] Jos happovakio on < 1, sanotaan hapon olevan heikko, muulloin happo on vahva.

Hapon ja sen konjugaattiemäksen välillä on suhde. Kun happovakion arvo on suuri, sen vastinemäksen emäsvakio on pieni. Happovakion ja sen vastinemäksen tulo on veden ionitulo:

${\displaystyle K_{a}\cdot K_{b}=K_{w}=1\cdot {10}^{-14}.}$^[4]

Happovakion kymmenkantaisella logaritmilla on myös suhde: ${\displaystyle pK_{a}+pK_{b}=14}$.^[4]

Happo luovuttaa protonin sellaisen hapon konjugaattiemäkselle, jolla on korkeampi pK_a. Toisin sanoen happojen pK_a-arvoja vertailemalla voidaan selvittää happo-emäsreaktion suunta eli missä sen tasapaino on. Esimerkiksi etikkahappo luovuttaa protonin OH^--ionille, koska sitä vastaavan hapon, veden pK_a (=15,74) on suurempi kuin etikkahapon (4,76). Reaktio tapahtuu vasemmalta oikealle ja sen tasapaino on oikealla reaktiotuotteiden puolella.

1. ↑ ^{a b} Hiltunen, Erkki et al: ”5.9 Protoninsiirtoreaktiot”, Galenos – johdanto lääketieteen opintoihin, s. 112. Helsinki: WSOYpro Oy, 2010. ISBN 978-951-0-33085-2
2. ↑ http://opinnot.internetix.fi/fi/muikku2materiaalit/lukio/ke/ke5/4_happo-emastasapaino/4.1_happo-_ja_emasvakiot?C:D=hNlm.hCX2&m:selres=hNlm.hCX2
3. ↑ http://opinnot.internetix.fi/fi/muikku2materiaalit/lukio/ke/ke5/4_happo-emastasapaino/4.2_happo-_ja_emasvakioiden_logaritminen_muoto?C:D=hNlm.hCX3&m:selres=hNlm.hCX3
4. ↑ ^{a b c} Rautio, Jarkko ym.: Farmaseuttisen kemian perusteet, s. 17. Farmasian opiskelijayhdistys Fortis ry, 2013. ISBN 978-951-98725-7-5