酸度系数
酸度系數，又名酸离解常数，代號Ka值，在化學及生物化學中，是指一個特定的平衡常數，以代表一種酸離解氫離子的能力。該平衡狀況是指由一種酸（HA）中，將氫離子（即一粒質子）轉移至水（H2O）。水的濃度（[H2O]）是不會在系數中顯示的。離解的化學反應為：
平衡狀況亦會以氫離子來表達，反映出酸質子理論：
平衡常數的方程式為：
![K_a = \frac{[\mbox{H}_3\mbox{O}^+][\mbox{A}^- ]} {[\mbox{HA}]}](/images/math/4/d/8/4d89813dee5901e2f4a863fdbdb99053.png)
由於在不同的酸這個常數會有所不同，所以酸度系數會以常用對數的加法逆元，以符號pKa，來表示：
一般來說，較大的Ka值（或較少的pKa值）代表較強的酸，這是由於在同一的濃度下，離解的能力較強。
利用酸度系數，可以容易的計算酸的濃度、共軛鹼、質子及氫氧離子。如一種酸是部份中和，Ka值是可以用來計算出緩衝溶液的pH值。在亨德森—哈伯區方程式亦可得出以上結論。
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[编辑] 共軛鹼的鹼度系數
由此類比，亦可以為共軛鹼A–定義鹼度系數Kb及pKb：
![K_b = \frac{[\mbox{HA}][\mbox{OH}^-]} {[\mbox{A}^-]}](/images/math/b/8/2/b82014abb8acb2fdcb171f98420bb2c6.png)
以下是平衡狀態的離解常數：
同樣的，較大的Kb值代表較強的鹼，這是因在同一的濃度下可以接收更多的質子。
[编辑] 酸度系數與鹼度系數的關係
由於HA與A–的電離作用就等同於水的自我離子化，酸度系數與鹼度系數的積就相等於水的離解常數（Kw），在25℃下即1.0 × 10-14。
由於Ka與Kb的積是一常數，較強的酸即代表較弱的共軛鹼；較弱的酸，則代表較強的共軛鹼。
[编辑] 影響酸鹼強度的因素
作為一個平衡常數，酸度系數Ka是以反應物與化合物，更準確的應是質子化狀態（AH）與脫質子化狀態（A–）的自由能差ΔG°來計算。分子的相互作用偏向脫質子化狀態時會提升Ka值（因[A–]與[AH]的比增加），或是降低pKa值。相反的，分子作用偏向質子化狀態時，Ka值會下降，或提升pKa值。
舉例假設AH在質子化狀態下釋放一個氫鍵給原子X，這個氫鍵在脫質子化狀態下是欠缺的。因質子化狀態有著氫鍵的優勢，pKa值隨之而上升（Ka下降）。pKa值的轉移量可以透過以下方程式從ΔG°的改變來計算：
其他的分子相互作用亦可以轉移pKa值：只要在一個分子的滴定氫附近加入一個抽取電子的化學基（如氧、鹵化物、氰基或甚至苯基），就能偏向脫質子化狀態（當質子離解時須穩定餘下的電子）使pKa值下降。例如將次氯酸連續氧化，就能得出不斷上升的Ka值：HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4。次氯酸（HClO）與過氯酸（HCLO4）Ka值的差約為11個數量級（約11個pKa值的轉移）。靜電的相互作用亦可對平衡狀態有所影響，負電荷的存在會影響帶負電、脫質子化物質的形成，從而提升了pKa值。這即是分子中的一組化學基的離子化，會影響另一組的pKa值。
富馬酸及馬來酸是pKa值轉移的經典例子。它們兩者都有相同的分子結構，以兩組雙鍵碳原子來分隔兩組羧酸。富馬酸是反式異構體，而馬來酸則是順式異構體。按照其對稱性，有人會想這兩個羧酸擁有同樣約為4的pKa值。在富馬酸可以說是接近的推論，它的pKa值約為3.5及4.5。相反，馬來酸卻有著約1.5及6.5的pKa值。這是因當其中一個羧酸脫質子化時，另一組卻形成一強烈的氫鍵與它連合，整體上來說，這個改變偏向了脫質子化狀態下接受氫鍵的羧酸（由約4降至1.5），及偏向質子化狀態下放出氫鍵的羧酸（由約4上升至6.5）。
[编辑] pKa值的重要性
pKa值會影響一物質的特徵，例如活躍性、水溶性及光譜性質。在生物化學上，蛋白質及胺基酸側鏈的pKa值是對酶的活躍性及蛋白質的穩定性十分重要。
[编辑] 一般物質的pKa值
除了那些pKa值低於-1.76的物質，以下列出一般物質在25℃水下量度的pKa值：
- - 25.00：氟銻酸
- - 15.00：魔酸
- - 10.00：氟硫酸
- - 10.00：過氯酸
- - 10.00：氫碘酸
- - 9.00：氫溴酸
- - 8.00：鹽酸
- - 3.00、1.99：硫酸
- - 2.00：硝酸
- - 1.76：水合氫離子
- 3.15：氫氟酸
- 3.60：碳酸
- 3.75：甲酸
- 4.04：抗壞血酸（維生素C）
- 4.19：琥珀酸
- 4.20：苯甲酸
- 4.63：苯胺*
- 4.74：醋酸
- 4.76：Dihydrogencitrate ion（檸檬酸鹽）
- 5.21：吡啶*
- 6.40：Monohydrogencitrate ion（檸檬酸鹽）
- 6.99：乙二胺*
- 7.00：硫化氫、咪唑*（作為酸）
- 7.50：次氯酸
- 9.25：氨*
- 9.33：苯甲胺*
- 9.81：三甲胺*
- 9.99：酚
- 10.08：乙二胺*
- 10.66：甲胺*
- 10.73：二甲胺*
- 10.81：乙基胺*
- 11.01：三乙胺*
- 11.09：二乙基胺*
- 11.65：過氧化氫
- 12.50：胍*
- 12.67：磷酸一氫離子（磷酸鹽）
- 14.58：咪唑（作為鹼）
- - 19.00（pKb）：氨基化鈉
- 37.00：二異丙基胺基鋰（LDA）
- 45.00：丙烷
- 50.00：乙烷
*氨和胺基的數值是相應的氨離子的pKa值。
