De ioniseringskonstant, dissosiasjonskonstant eller surhetskonstant, er en egenskap som gjenspeiler tendensen til et stoff til å frigjøre hydrogenioner; det vil si at den er direkte relatert til styrken til en syre. Jo høyere verdien av dissosiasjonskonstanten (Ka), jo større frigjøring av hydrogenioner av syren..
Når det gjelder vann, er for eksempel ionisering kjent som 'autoprotolyse' eller 'autoionisering'. Her gir et vannmolekyl en H+ til en annen, og produserer H-ionene3ELLER+ og OH-, som vist på bildet nedenfor.
Dissosiasjonen av en syre fra en vandig løsning kan skisseres som følger:
HA + HtoELLER <=> H3ELLER+ + TIL-
Der HA representerer syren som ioniserer, H3ELLER+ til hydroniumionen, og A- dens konjugerte base. Hvis Ka er høy, vil mer av HA dissosiere og det vil derfor være en høyere konsentrasjon av hydroniumionen. Denne økningen i surhet kan bestemmes ved å observere en endring i pH i løsningen, hvis verdi er under 7.
Artikkelindeks
De doble pilene i den øvre kjemiske ligningen indikerer at det opprettes en balanse mellom reaktanter og produkt. Ettersom hver likevekt har en konstant, skjer det samme med ioniseringen av en syre og uttrykkes som følger:
K = [H3ELLER+][TIL-] / [HA] [HtoELLER]
Termodynamisk er konstanten Ka definert i form av aktiviteter, ikke konsentrasjoner. I fortynnede vandige oppløsninger er imidlertid vannets aktivitet rundt 1, og aktivitetene til hydroniumionet, konjugatbasen og den ikke-dissosierte syren er nær deres molare konsentrasjoner..
Av disse grunner ble bruken av dissosiasjonskonstanten (ka) introdusert som ikke inkluderer vannkonsentrasjonen. Dette gjør at den svake syredissosiasjonen kan skjematiseres på en enklere måte, og dissosiasjonskonstanten (Ka) uttrykkes i samme form..
HA <=> H+ + TIL-
Ka = [H+][TIL-] / [HA]
Dissosiasjonskonstanten (Ka) er en form for uttrykk for en likevektskonstant.
Konsentrasjonene av den ikke-dissosierte syren, konjugatbasen og hydronium- eller hydrogenionen forblir konstante når likevektstilstanden er nådd. På den annen side er konsentrasjonen av konjugatbasen og hydroniumionen nøyaktig den samme.
Verdiene er gitt i krefter på 10 med negative eksponenter, så en enklere og mer håndterbar uttrykksform for Ka ble introdusert, som de kalte pKa.
pKa = - logg Ka
PKa kalles ofte syredissosiasjonskonstanten. PKa-verdien er en klar indikasjon på styrken til en syre.
De syrer som har en pKa-verdi mindre eller mer negative enn -1,74 (pKa av hydroniumionen) betraktes som sterke syrer. Mens syrer som har en pKa større enn -1,74, regnes de som ikke-sterke syrer..
En ligning som er ekstremt nyttig i analytiske beregninger er trukket fra uttrykket for Ka..
Ka = [H+][TIL-] / [HA]
Tar logaritmer,
logg Ka = logg H+ + logg A- - logg HA
Og løse for logg H+:
-logg H = - logg Ka + logg A- - logg HA
Bruk deretter definisjonene av pH og pKa, og omgruppering av termer:
pH = pKa + log (A- / HA)
Dette er den berømte Henderson-Hasselbalch-ligningen.
Henderson-Hasselbach-ligningen brukes til å estimere pH i buffere, samt hvordan de relative konsentrasjonene av konjugatbase og syre påvirker pH..
Når konsentrasjonen av konjugatbasen er lik konsentrasjonen av syren, er forholdet mellom konsentrasjonene av begge termer lik 1; og derfor er logaritmen lik 0.
Som en konsekvens, pH = pKa, er dette veldig viktig, siden bufferingseffektiviteten i denne situasjonen er maksimal..
PH-sonen der det er maksimal bufferkapasitet blir vanligvis tatt, den der pH = pka ± 1 pH-enhet.
Den fortynnede løsningen av en svak syre har følgende konsentrasjoner i likevekt: ikke-dissosiert syre = 0,065 M og konsentrasjon av konjugatbasen = 9 · 10-4 M. Beregn syrenes Ka og pKa.
Konsentrasjonen av hydrogenionet eller hydroniumionet er lik konsentrasjonen av konjugatbasen, siden de kommer fra ioniseringen av den samme syren.
Erstatter i ligningen:
Ka = [H+][TIL-] / HA
Erstatter i ligningen for deres respektive verdier:
Ka = (910-4 M) (910-4 M) / 6510-3 M
= 1 246 10-5
Og deretter beregne pKa
pKa = - logg Ka
= - logg 1.246 10-5
= 4,904
En svak syre med en konsentrasjon på 0,03 M, har en dissosiasjonskonstant (Ka) = 1,5 · 10-4. Beregn: a) pH i den vandige løsningen; b) graden av ionisering av syren.
Ved likevekt er syrekonsentrasjonen lik (0,03 M - x), hvor x er mengden syre som dissosierer. Derfor er konsentrasjonen av hydrogen eller hydroniumion x, som er konsentrasjonen av konjugatbasen.
Ka = [H+][TIL-] / [HA] = 1,5 · 10-6
[H+] = [A-] = x
Y [HA] = 0,03 M-x. Den lille verdien av Ka indikerer at syren sannsynligvis dissosierte veldig lite, så (0,03 M - x) er omtrent lik 0,03 M.
Bytte i Ka:
1,5 10-6 = xto / 3 10-to
xto = 4,5 10-8 Mto
x = 2,12 x 10-4 M
Og siden x = [H+]
pH = - logg [H+]
= - logg [2.12 x 10-4]
pH = 3,67
Og til slutt, angående graden av ionisering: den kan beregnes ved hjelp av følgende uttrykk:
[H+] eller [A-] / HA] x 100%
(2.12 10-4 / 3 10-to) x 100%
0,71%
Jeg beregner Ka fra prosentandelen av ionisering av en syre, og vet at den ioniserer med 4,8% fra en innledende konsentrasjon på 1,5 · 10-3 M.
For å beregne mengden syre som er ionisert, bestemmes dens 4,8%.
Ionisert mengde = 1,5 · 10-3 M (4.8 / 100)
= 7,2 x 10-5 M
Denne mengden ionisert syre er lik konsentrasjonen av konjugatbasen og konsentrasjonen av hydronium eller hydrogenion i likevekt..
Syrekonsentrasjonen ved likevekt = initial syrekonsentrasjon - mengden av den ioniserte syren.
[HA] = 1,5 · 10-3 M - 7,2 10-5 M
= 1428 x 10-3 M
Og deretter løse med de samme ligningene
Ka = [H+][TIL-] / [HA]
Ka = (7,2 · 10-5 M x 7,2 10-5 M) / 1 428 10-3 M
= 3,63 x 10-6
pKa = - logg Ka
= - logg 3,63 x 10-6
= 5,44
Ingen har kommentert denne artikkelen ennå.