Ionizacijska konstanta

Kemična struktura ionizacijske konstante. Vir: Wikimedia Commons

Kaj je ionizacijska konstanta?

The ionizacijska konstanta, Konstanta disociacije ali konstante kislosti je lastnost, ki odraža težnjo snovi k sproščanju vodikovih ionov. To pomeni, da je neposredno povezan s silo kisline.

Večja kot je vrednost disociacijske konstante (KA), večja je sproščanje kislinskih vodilnih.

Ko gre za vodo, je na primer njena ionizacija znana po imenu "samo -propotoliza" ali "samo -samo -iizacija".

Tukaj molekula vode daje h⁺ drugemu, proizvaja ione h₃Tudi⁺ in oh^-, Kot je razvidno iz slike Superior.

Disociacijo kisle raztopine je mogoče shematizirati na naslednji način:

Ha +h₂o h₃Tudi⁺     +       Do^-

Kjer ima ionizirano kislino, h₃Tudi⁺ do hidronijevega iona in do^- Tvoja konjugirana baza. Če je KA visok, glavni.

To povečanje kislosti je mogoče določiti z opazovanjem spremembe pH raztopine, katere vrednost je pod 7.

Ionizacijsko ravnovesje

Dvojne puščice v zgornji kemični enačbi kažejo, da se vzpostavi ravnovesje med reaktanti in izdelkom. Ker ima katero koli ravnovesje konstantno, enako velja za ionizacijo kisline in se izraža na naslednji način:

K = [h₃Tudi⁺] [Do^-]/[Ha] [h₂o]

Termodinamično je konstanta Ka je opredeljena v smislu dejavnosti, ne pa koncentracij.

Vendar pa je v razredčenih vodnih raztopinah aktivnost vode približno 1, aktivnosti hidronijevega iona.

Vam lahko služi: tartarična kislina

Iz teh razlogov je bila uvedena uporaba disociacijske konstante (KA), ki ne vključuje koncentracije vode.

To omogoča disociacijo šibke kisline.

Ha h⁺     +      Do^-

Ka = [h⁺] [Do^-] / [Ha]

Ka

Konstanta disociacije (ka) je oblika izražanja ravnotežne konstante.

Koncentracije ne -dissocirane kisline, konjugacijske baze in vodikovega ali vodikovega iona ostanejo konstantne, ko je stanje ravnotežja. Po drugi strani sta koncentracija konjugata in hidronijev ion popolnoma enaka.

Njegove vrednosti so podane v moči 10 z negativnimi eksponenti, zato je bila uvedena enostavnejša in bolj obvladljiva izražanja KA, ki so ga imenovali PKA.

pKA = - dnevnik ka

PKA se običajno imenuje konstanta disociacije kisline. Vrednost PKA je jasen pokazatelj sile kisline.

Tiste kisline, ki imajo nižjo ali več negativne vrednosti PKA kot -1,74 (hidronijev ion PKA), veljajo za močne kisline. Medtem ko kisline, ki imajo PKA večje od -1,74, veljajo za ne -močne kisline.

Enačba Henderson-Haselbalch

Iz izražanja KA je sklenjena enačba, ki je posledica neizmerne uporabnosti v analitičnih izračunih.

Ka = [h⁺] [Do^-] / [Ha]

Jemanje logaritmov,

dnevnik ka = dnevnik h⁺  +   dnevnik a^-   -   dnevnik ha

In čiščenje dnevnika h⁺:

-dnevnik h = - dnevnik ka + dnevnik a^-   -   dnevnik ha

Takrat z definicijami pH in PKA ter prerazporeditev izrazov:

Lahko vam služi: hidrorji

pH = pKA + dnevnik (a^- / Ha)

To je znana enačba Henderson-Haselbalch.

Uporaba

Henderson-Hasselbachova enačba se uporablja za oceno pH raztopin amortizerja šoka, tako da vemo, kako relativne koncentracije konjugirane baze in kisline vplivajo na pH.

Kadar je koncentracija konjugata enaka koncentraciji kisline, je razmerje med koncentracijo obeh izrazov enaka 1 in je torej njen logaritem enak 0.

Posledično je pH = PKA, saj ima to zelo pomembno, saj je v tej situaciji učinkovitost dušenja največja.

Površina pH se običajno vzame tam, kjer je največja zmogljivost pufra, tista, kjer pH = pKa ± 1 pH enota.

Ionizacijske konstantne vaje

Vaja 1

Razredčena raztopina šibke kisline ima v ravnotežju naslednje koncentracije: ne -dissocirana kislina = 0,065 m in konjugirane koncentracije osnove = 9 · 10^-4 M. Izračunajte KA in PKA kisline.

Koncentracija hidrogeniona ali hidronijevega iona je enaka koncentraciji konjugatne baze, saj izvirajo iz ionizacije iste kisline.

Zamenjava enačbe:

Ka = [h⁺] [Do^-] / Ha

Zamenjava v enačbi z njihovimi vrednostmi:

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

= 1,246 · 10^-5

In nato izračunal svoj PKA

pKA =- dnevnik ka

= - dnevnik 1,246 · 10^-5

= 4.904

Vaja 2

Šibka kislina s koncentracijo 0,03 m ima konstanto disociacije (Ka) = 1,5 · 10^-4. Izračunajte: a) pH vodne raztopine; b) Stopnja kisline kisline.

V ravnovesju je koncentracija kisline enaka (0,03 m - x), ki je x količina kisline, ki disociira. Zato je koncentracija vodikovega ali hidronijevega iona X, pa tudi konjugata.

Lahko vam služi: kalcijev fosfat (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h⁺] [Do^-] / [Ha] = 1,5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

In [ha] = 0,03 m - x. Majhna vrednost KA kaže, da je bila kislina verjetno zelo malo, zato je (0,03 m - x) približno 0,03 m.

Zamenjava v KA:

1,5 · 10^-6 = x² /3 · 10^-2

x² = 4,5 · 10^-8 M²

x = 2,12 x 10^-4 M

In kot x = [h⁺]

pH = - dnevnik [h⁺]

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

pH = 3.67

In končno glede na stopnjo ionizacije: izračunamo jo z naslednjim izrazom:

[H⁺] ali [a^-] / Ha] x 100%

(2.12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) X 100%

0,71%

Vaja 3

Izračun KA iz ionizacijskega odstotka kisline, vedoč, da je ioniziran za 4,8% iz začetne koncentracije 1,5 · 10^-3 M.

Za izračun količine se kisla kislina določi 4,8%.

Ionizirana količina = 1,5 · 10^-3 M (4.8/100)

= 7,2 x 10^-5 M

Ta količina ionizirane kisline je enaka koncentraciji konjugatne podlage in koncentraciji vodikovega ali hidrogenskega iona v tehtnici.

Koncentracija kisline v ravnotežju = začetna koncentracija kisline - količina ionizirane kisline.

[Ha] = 1,5 · 10^-3 M - 7.2 · 10^-5 M

= 1,428 x 10^-3 M

In nato reševanje istih enačb

Ka = [h⁺] [Do^-] / [Ha]

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

= 3,63 x 10^-6

pKA = - dnevnik ka

= - dnevnik 3.63 x 10^-6

= 5.44

Reference

1. Konstanta disociacije. Kem je okreval.Librettexts.org
2. Konstanta disociacije. Pridobljeno iz.Wikipedija.org
3. Whitten, k. W., Davis, r. In., Peck, l. Str. In Stanley, g. G. (2008). Kemija. Cengage učenje.
4. Segel i. H. (1975). Biokemijski izračuni.