Le pKa est l’une des valeurs les plus utilisées en chimie acido-basique : il indique rapidement la force d’un acide et, associé à la composition d’un tampon, permet de prévoir le pH d’une solution. Cette calculatrice convertit Ka et pKa, Kb et pKb, et calcule le pH d’un tampon avec l’équation de Henderson-Hasselbalch.
Pourquoi utiliser le pKa plutôt que Ka
Les constantes de dissociation acide (Ka) des acides faibles couvrent une plage immense : d’environ 10⁻² pour les acides modérément forts à 10⁻¹⁰ ou moins pour les acides très faibles. Comparer à l’œil des nombres comme 1.8×10⁻⁵ et 4.9×10⁻¹⁰ est difficile. Le logarithme décimal négatif ramène cette plage à de petits nombres faciles à comparer : pKa = −log₁₀(Ka). Un pKa plus faible indique toujours un acide plus fort, et chaque baisse d’une unité de pKa correspond à une multiplication par dix de Ka.
Ka, Kb et la relation pKa + pKb = 14
Tout acide possède une base conjuguée, et toute base possède un acide conjugué. Dans l’eau à 25 °C, la constante de dissociation acide d’un acide et la constante de basicité de sa base conjuguée sont liées par le produit ionique de l’eau, Kw = 1.0×10⁻¹⁴, ce qui donne pKa + pKb = 14. Ainsi, connaître le pKa d’un acide permet de connaître automatiquement le pKb de sa base conjuguée, et inversement, sans donnée supplémentaire.
Prévoir le pH d’un tampon avec Henderson-Hasselbalch
Un tampon composé d’un acide faible et de sa base conjuguée résiste aux variations de pH, car les ions H⁺ ou OH⁻ ajoutés sont captés par le couple acide/base au lieu de modifier fortement la concentration en H⁺ libre. L’équation de Henderson-Hasselbalch, pH = pKa + log₁₀([base]/[acid]), calcule le pH directement à partir du pKa de l’acide et du rapport des concentrations de base conjuguée et d’acide, sans manipulation des constantes d’équilibre. Lorsque le rapport vaut 1 (concentrations égales), le terme logarithmique est nul et le pH est égal au pKa ; les chimistes choisissent donc souvent un tampon dont le pKa est proche du pH visé.