酸度系数

酸度系數（英語：Acid dissociation constant，又名酸解離常数，代號Ka、pKa、pKa值），在化學及生物化學中，是指一個特定的平衡常數，以代表一種酸解離氫離子的能力。

該平衡狀況是指由一種酸（HA）中，將氫離子（即質子）轉移至水（H2O）。水的濃度[H2O]是不會在系數中顯示的。一种酸的pKa越大则酸性越弱，pKa越小则酸性越强（反過來說，Ka值越大，解離度高，酸性越強，Ka值越小，部份解離，酸性越弱）。pKa<0的酸在水中是强酸，介于0与4.0之间为中强酸，其他为弱酸。離解的化學反應（酸的电离反应通式）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：

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：

在同一的濃度下，較大的Ka值（或較少的pKa值）離解的能力較強，代表較強的酸。一般来说，Ka>1（或pKa<0），则為強酸；Ka<10-4（或pKa>4），则為弱酸。

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值可以用來計算出緩衝溶液的pH值。在亨德森-哈塞爾巴爾赫方程亦可得出以上結論。

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：
        

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。

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），故pKa與pKb的和即為pKw。其中Kw在25℃下為1.0 × 10-14，pKw為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。

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）。

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。

一般物質的pKa值 

以下列出一些物質在25℃水下量度的pKa值，同时列出酸性强于高氯酸的质子酸的H0值：

*氨和胺基的數值是相應的氨離子的pKa值。(非與水反應)
**碳酸的濃度假定為碳酸与二氧化碳的濃度和。
***质子化能力高于高氯酸的质子酸所列数据为H0值，高氯酸的H0值为-13。

常見物質的pKa數值
有多種技術來確定化學物質的pKa值，導致不同來源之間存在一些差異。
測量值之間通常有0.1個單位的誤差。下列物質的數據都是在25℃時水中測得。

參考文獻 

平衡化学
酸
碱
分析化学
物理化学
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