Ionizačná konštanta

Chemická štruktúra ionizačnej konštanty. Zdroj: Wikimedia Commons

Čo je ionizačná konštanta?

Ten ionizačná konštanta, Konštanta disociácie alebo konštanty kyslosti, je to vlastnosť, ktorá odráža tendenciu látky uvoľňovať vodíkové ióny. To znamená, že priamo súvisí so silou kyseliny.

Čím väčšia je hodnota disociačnej konštanty (KA), tým väčšie je uvoľňovanie kyslých vodíkov.

Pokiaľ ide o vodu, napríklad jej ionizácia je známa pod názvom „Self -Propotolylýza“ alebo „sebaobrana“.

Tu molekula vody dáva h⁺ do iného, ​​vyrábanie iónov h₃Ani⁺ a oh^-, Ako je vidieť na obrázku Superior.

Disociácia kyslého roztoku sa môže schematizovať takto:

Ha +h₂o h₃Ani⁺     +       Do^-

Kde to predstavuje ionizovanú kyselinu, h₃Ani⁺ do hydrónskeho iónu a^- Vaša konjugovaná základňa. Ak je KA vysoký, major.

Toto zvýšenie kyslosti sa dá určiť pozorovaním zmeny v pH roztoku, ktorého hodnota je pod 7.

Ionizačná rovnováha

Dvojité šípky v hornej chemickej rovnici naznačujú, že je stanovená rovnováha medzi reaktantmi a produktom. Pretože akákoľvek rovnováha má konštantu, to isté platí pre ionizáciu kyseliny a je vyjadrená nasledovne:

K = [h₃Ani⁺] [^-]/[Ha] [h₂o]

Termodynamicky je konštanta KA definovaná z hľadiska aktivít, nie koncentrácií.

Avšak v zriedených vodných roztokoch je aktivita vody okolo 1 a aktivity hydrónskeho iónu, konjugátovej bázy a kyseliny neotáčanej sú blízko k molárnym koncentráciám.

Môže vám slúžiť: kyselina z tartarovej

Z týchto dôvodov bola zavedená použitie disociačnej konštanty (KA), ktorá nezahŕňa koncentráciu vody.

To umožňuje disociáciu slabej kyseliny.

Ha h⁺     +      Do^-

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha]

KA

Disociačná konštanta (KA) je forma expresie rovnovážnej konštanty.

Koncentrácie neoficiovanej kyseliny, konjugátovej bázy a vodíka alebo vodíkového iónu zostávajú konštantné po dosiahnutí stavu rovnováhy. Na druhej strane sú konjugátová základná koncentrácia a hydrónový ión presne rovnaké.

Jeho hodnoty sú uvedené v mocnostiach 10 s negatívnymi exponentmi, takže bol zavedený jednoduchší a zvládnuteľný expresia KA, ktorý nazývali PKA.

pka = - log ka

PKA sa bežne nazýva konštanta disociácie kyseliny. Hodnota PKA je jasnou indikáciou sily kyseliny.

Kyseliny, ktoré majú nižšiu alebo viac negatívnej hodnoty PKA ako -1,74 (PKA iónov hydrónia) sa považujú za silné kyseliny. Zatiaľ čo kyseliny, ktoré majú PKA väčšiu ako -1,74.

Henderson-Haselbalchova rovnica

Z expresie KA sa odvodzuje rovnica, ktorá je výsledkom obrovského užitočnosti v analytických výpočtoch.

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha]

Užívanie logaritmov,

log ka = log h⁺  +   protokol a^-   -   protokol ha

A vymazanie protokolu h⁺:

-log H = - log ka + log a^-   -   protokol ha

Pomocou potom definícií PH a PKA a preskupenia výrazov:

Môže vám slúžiť: hydrory

pH = pKa + log (a^- / Ha)

Toto je slávna Henderson-Haselbalchova rovnica.

Využitie

Rovnica Hendersona-Hasselbacha sa používa na odhad pH roztokov tlmiča, takže aby ste vedeli, ako relatívne koncentrácie konjugovanej bázy a kyslý vplyv na pH na pH.

Ak sa koncentrácia konjugovanej bázy rovná koncentrácii kyseliny, vzťah medzi koncentráciami oboch výrazov sa rovná 1, a preto sa jej logaritmus rovná 0.

V dôsledku.

Plocha pH sa zvyčajne berie tam, kde je maximálna kapacita pufra, tá, kde pH = pKa ± 1 pH jednotka.

Ionizačné konštantné cvičenia

Cvičenie 1

Zriedený roztok slabej kyseliny má v rovnováhe nasledujúce koncentrácie: NEDISOCOVANÁ KYSELA = 0,065 ma konjugátová základňa koncentrácie = 9,10^-4 M. Vypočítajte KA a PKA kyseliny.

Koncentrácia vodíka alebo iónu hydrónia sa rovná koncentrácii konjugátovej bázy, pretože pochádzajú z ionizácie tej istej kyseliny.

Výmena rovnice:

Ka = [h⁺] [^-] / Ha

Nahradenie v rovnici za ich príslušné hodnoty:

Ka = (9,10^-4 M) (9 · 10^-4 M) / 65 · 10^-3 M

= 1 246,10^-5

A potom vypočítať jeho pka

pka =- log ka

= - log 1 246 · 10^-5

= 4 904

Cvičenie 2

Slabá kyselina s koncentráciou 0,03 M, má disociačnú konštantu (ka) = 1,5,5^-4. Vypočítajte: a) pH vodného roztoku; b) Stupeň kyslej kyseliny.

V rovnováhe sa koncentrácia kyseliny rovná (0,03 m - x), čo je x množstvo kyseliny, ktorá sa disociuje. Koncentrácia vodíka alebo iónu hydrónia je preto x, ako aj koncentrácia konjugátovej bázy.

Môže vám slúžiť: fosforečnan vápenatý (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha] = 1,5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

A [ha] = 0,03 m - x. Malá hodnota KA naznačuje, že kyselina bola pravdepodobne veľmi málo, takže (0,03 m - x) je približne 0,03 m.

Výmena v ka:

1,5 · 10^-6 = x² /3 · 10^-2

X² = 4,5 · 10^-8 M²

x = 2,12 x 10^-4 M

A ako x = [h⁺]

pH = - log [h⁺]

= - log [2,12 x 10^-4]

pH = 3.67

A nakoniec, pokiaľ ide o stupeň ionizácie: dá sa vypočítať podľa nasledujúceho výrazu:

[H⁺] alebo [a^-] / Ha] x 100%

(2,12,10^-4 / 3 · 10^-2) X 100%

0,71%

Cvičenie 3

Výpočet KA z ionizačného percenta kyseliny, s vedomím, že je ionizovaný o 4,8% z počiatočnej koncentrácie 1,5,10^-3 M.

Na výpočet množstva sa kyselina kyselina určuje jej 4,8%.

Ionizované množstvo = 1,5 · 10^-3 M (4,8/100)

= 7,2 x 10^-5 M

Toto množstvo ionizovanej kyseliny sa rovná koncentrácii konjugátovej bázy a koncentrácii vodíka alebo vodíka v rovnováhe.

Koncentrácia kyseliny v rovnováhe = počiatočná koncentrácia kyseliny - množstvo ionizovanej kyseliny.

[Ha] = 1,5 · 10^-3 M - 7,2,2^-5 M

= 1 428 x 10^-3 M

A potom riešenie rovnakých rovníc

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha]

Ka = (7,2,2^-5 M x 7,2 · 10^-5 M) / 1 428 · 10^-3 M

= 3,63 x 10^-6

pka = - log ka

= - log 3,63 x 10^-6

= 5,44

Odkazy

1. Disociačná konštanta. Chémia obnovená.Librettexts.orgán
2. Disociačná konštanta. Získaný z.Wikipedia.orgán
3. Whitten, K. W., Davis, R. A., Peck, L. P. A Stanley, G. G. (2008). Chémia. Učenie sa.
4. Segel i. H. (1975). Biochemické výpočty.