The ionizační konstanta, disociační konstanta nebo konstanta kyselosti, je vlastnost, která odráží tendenci látky uvolňovat vodíkové ionty; to znamená, že to přímo souvisí se silou kyseliny. Čím vyšší je hodnota disociační konstanty (Ka), tím větší je uvolňování vodíkových iontů kyselinou..
Pokud jde například o vodu, je její ionizace známá jako „autoprotolýza“ nebo „autoionizace“. Zde molekula vody poskytuje H+ k jinému, produkující ionty H3NEBO+ a OH-, jak je vidět na obrázku níže.
Disociaci kyseliny z vodného roztoku lze popsat následovně:
HA + HdvaNEBO <=> H3NEBO+ + NA-
Kde HA představuje kyselinu, která ionizuje, H3NEBO+ k hydroniovému iontu a A- jeho konjugovaná báze. Pokud je Ka vysoká, bude více HA disociovat, a proto bude vyšší koncentrace hydroniového iontu. Toto zvýšení kyselosti lze určit pozorováním změny pH roztoku, jehož hodnota je nižší než 7.
Rejstřík článků
Dvojité šipky v horní chemické rovnici naznačují, že je vytvořena rovnováha mezi reaktanty a produktem. Protože každá rovnováha má konstantu, totéž se děje s ionizací kyseliny a je vyjádřena takto:
K = [H3NEBO+][NA-] / [HA] [HdvaNEBO]
Termodynamicky je konstanta Ka definována z hlediska aktivit, nikoli koncentrací. Avšak ve zředěných vodných roztocích je aktivita vody kolem 1 a aktivity hydroniového iontu, konjugované báze a nedisociované kyseliny jsou blízké jejich molárním koncentracím..
Z těchto důvodů bylo zavedeno použití disociační konstanty (ka), která nezahrnuje koncentraci vody. To umožňuje jednodušší schéma disociace slabé kyseliny a disociační konstanta (Ka) je vyjádřena ve stejné formě..
HA <=> H+ + NA-
Ka = [H+][NA-] / [HA]
Disociační konstanta (Ka) je formou vyjádření rovnovážné konstanty.
Koncentrace nedisociované kyseliny, konjugované báze a hydroniového nebo vodíkového iontu zůstávají konstantní, jakmile je dosaženo rovnovážných podmínek. Na druhou stranu jsou koncentrace konjugované báze a koncentrace hydroniového iontu přesně stejné.
Jeho hodnoty jsou uvedeny v mocninách 10 se zápornými exponenty, proto byla zavedena jednodušší a zvládnutelnější forma vyjádření Ka, kterou nazvali pKa.
pKa = - log Ka
PKa se běžně nazývá disociační konstanta kyseliny. Hodnota pKa je jasným ukazatelem síly kyseliny.
Ty kyseliny, které mají hodnotu pKa méně nebo více zápornou než -1,74 (pKa hydroniového iontu), jsou považovány za silné kyseliny. Zatímco kyseliny, které mají pKa vyšší než -1,74, jsou považovány za ne-silné kyseliny..
Rovnice, která je mimořádně užitečná v analytických výpočtech, se odvodí z výrazu pro Ka..
Ka = [H+][NA-] / [HA]
Logaritmy,
log Ka = log H+ + log A- - log HA
A řešení pro log H+:
-log H = - log Ka + log A- - log HA
Poté použijeme definice pH a pKa a přeskupíme pojmy:
pH = pKa + log (A- / HA)
Toto je slavná Henderson-Hasselbalchova rovnice.
Henderson-Hasselbachova rovnice se používá k odhadu pH pufrů a také toho, jak relativní koncentrace konjugované báze a kyseliny ovlivňují pH..
Když je koncentrace konjugované báze rovna koncentraci kyseliny, vztah mezi koncentracemi obou členů je roven 1; a proto je jeho logaritmus roven 0.
V důsledku toho je pH = pKa, což je velmi důležité, protože v této situaci je účinnost vyrovnávací paměti maximální..
Obvykle se používá zóna pH, kde je maximální pufrovací kapacita, ta, kde je pH = pka ± 1 jednotka pH.
Zředěný roztok slabé kyseliny má v rovnováze následující koncentrace: nedisociovaná kyselina = 0,065 M a koncentrace konjugované báze = 9,10-4 M. Vypočítejte Ka a pKa kyseliny.
Koncentrace vodíkového iontu nebo hydroniového iontu se rovná koncentraci konjugované báze, protože pocházejí z ionizace stejné kyseliny.
Dosazení do rovnice:
Ka = [H+][NA-] / HA
Dosazení v rovnici za jejich příslušné hodnoty:
Ka = (910-4 M) (910-4 M) / 6510-3 M
= 1246 10-5
A pak výpočet jeho pKa
pKa = - log Ka
= - přihlásit 1 246 10-5
= 4 904
Slabá kyselina s koncentrací 0,03 M má disociační konstantu (Ka) = 1,5 · 10-4. Vypočítejte: a) pH vodného roztoku; b) stupeň ionizace kyseliny.
V rovnováze je koncentrace kyseliny rovna (0,03 M - x), kde x je množství kyseliny, které disociuje. Koncentrace vodíkového nebo hydroniového iontu je tedy x, stejně jako koncentrace konjugované báze.
Ka = [H+][NA-] / [HA] = 1,5 · 10-6
[H+] = [A.-] = x
Y [HA] = 0,03 M-x. Malá hodnota Ka naznačuje, že kyselina pravděpodobně disociovala velmi málo, takže (0,03 M - x) se přibližně rovná 0,03 M.
Nahrazení v Ka:
1,5 10-6 = xdva / 3 10-dva
Xdva = 4,5 10-8 Mdva
x = 2,12 x 10-4 M
A protože x = [H+]
pH = - log [H+]
= - log [2,12 x 10-4]
pH = 3,67
A konečně, pokud jde o stupeň ionizace: lze ji vypočítat pomocí následujícího výrazu:
[H+] nebo [A-] / HA] x 100%
(2,12 10-4 / 3 10-dva) x 100%
0,71%
Počítám Ka z procenta ionizace kyseliny, protože vím, že ionizuje o 4,8% z počáteční koncentrace 1,5 · 10-3 M.
Pro výpočet množství ionizované kyseliny se stanoví její 4,8%.
Ionizované množství = 1,5 · 10-3 M (4,8 / 100)
= 7,2 x 10-5 M
Toto množství ionizované kyseliny se rovná koncentraci konjugované báze a koncentraci hydroniového nebo vodíkového iontu v rovnováze..
Koncentrace kyseliny v rovnováze = počáteční koncentrace kyseliny - množství ionizované kyseliny.
[HA] = 1,5 · 10-3 M - 7,2 10-5 M
= 1 428 x 10-3 M
A poté řešení se stejnými rovnicemi
Ka = [H+][NA-] / [HA]
Ka = (7,2 · 10-5 M x 7,2 10-5 M) / 1428 10-3 M
= 3,63 x 10-6
pKa = - log Ka
= - přihlásit 3,63 x 10-6
= 5,44
Zatím žádné komentáře