constanta de ionizare, constanta de disociere sau constanta de aciditate, este o proprietate care reflecta tendinta unei substante de a elibera ioni de hidrogen; adică este direct legat de puterea unui acid. Cu cât valoarea constantei de disociere (Ka) este mai mare, cu atât este mai mare eliberarea ionilor de hidrogen de către acid..
Când vine vorba de apă, de exemplu, ionizarea sa este cunoscută sub numele de „autoprotoliză” sau „autoionizare”. Aici, o moleculă de apă produce un H+ la altul, producând ionii H.3SAU+ și OH-, așa cum se vede în imaginea de mai jos.
Disocierea unui acid dintr-o soluție apoasă poate fi conturată după cum urmează:
HA + HDouăSAU <=> H3SAU+ + LA-
Unde HA reprezintă acidul care ionizează, H3SAU+ la ionul hidroniu și A- baza sa conjugată. Dacă Ka este ridicat, mai mult de HA se va disocia și, prin urmare, va exista o concentrație mai mare a ionului hidroniu. Această creștere a acidității poate fi determinată prin observarea unei modificări a pH-ului soluției, a cărei valoare este sub 7.
Indice articol
Săgețile duble din ecuația chimică superioară indică faptul că se stabilește un echilibru între reactanți și produs. Deoarece fiecare echilibru are o constantă, același lucru se întâmplă cu ionizarea unui acid și se exprimă după cum urmează:
K = [H3SAU+][LA-] / [HA] [HDouăSAU]
Termodinamic, constanta Ka este definită în termeni de activități, nu de concentrații. Cu toate acestea, în soluțiile apoase diluate, activitatea apei este în jur de 1, iar activitățile ionului hidroniu, a bazei conjugate și a acidului nedisociat sunt apropiate de concentrațiile lor molare..
Din aceste motive, a fost introdusă utilizarea constantei de disociere (ka) care nu include concentrația de apă. Acest lucru permite disocierea slabă a acidului să fie schematizată într-un mod mai simplu, iar constanta de disociere (Ka) este exprimată în aceeași formă..
HA <=> H+ + LA-
Ka = [H+][LA-] / [HA]
Constanta de disociere (Ka) este o formă de exprimare a unei constante de echilibru.
Concentrațiile acidului nedisociat, baza conjugată și ionul hidroniu sau hidrogen rămân constante odată ce starea de echilibru este atinsă. Pe de altă parte, concentrația bazei conjugate și cea a ionului hidroniu sunt exact aceleași.
Valorile sale sunt date în puteri de 10 cu exponenți negativi, astfel încât a fost introdusă o formă mai simplă și mai ușor de exprimat a Ka, pe care au numit-o pKa.
pKa = - log Ka
PKa este denumită în mod obișnuit constantă de disociere a acidului. Valoarea pKa este o indicație clară a puterii unui acid.
Acizii care au o valoare pKa mai mică sau mai negativă decât -1,74 (pKa ionului hidroniu) sunt considerați acizi puternici. În timp ce acizii care au un pKa mai mare de -1,74, aceștia sunt considerați acizi non-puternici..
O ecuație extrem de utilă în calculele analitice este dedusă din expresia pentru Ka..
Ka = [H+][LA-] / [HA]
Luând logaritmi,
log Ka = log H+ + jurnal A- - log HA
Și rezolvarea pentru log H+:
-log H = - log Ka + log A- - log HA
Folosind apoi definițiile pH-ului și pKa și regrupând termenii:
pH = pKa + log (A- / HA)
Aceasta este faimoasa ecuație Henderson-Hasselbalch.
Ecuația Henderson-Hasselbach este utilizată pentru a estima pH-ul tampoanelor, precum și modul în care concentrațiile relative de bază conjugată și acid influențează pH-ul..
Când concentrația bazei conjugate este egală cu concentrația acidului, relația dintre concentrațiile ambilor termeni este egală cu 1; și, prin urmare, logaritmul său este egal cu 0.
În consecință, pH = pKa, acest lucru fiind foarte important, deoarece în această situație eficiența tamponului este maximă..
Zona pH-ului în care există capacitatea maximă de tamponare este de obicei luată, cea în care pH = pka ± 1 unitate de pH.
Soluția diluată a unui acid slab are următoarele concentrații în echilibru: acid nedisociat = 0,065 M și concentrația bazei conjugate = 9 · 10-4 M. Calculați Ka și pKa acidului.
Concentrația ionului hidrogen sau a ionului hidroniu este egală cu concentrația bazei conjugate, deoarece provin din ionizarea aceluiași acid.
Înlocuind în ecuație:
Ka = [H+][LA-] / HA
Înlocuind în ecuație valorile respective:
Ka = (910-4 M) (910-4 M) / 6510-3 M
= 1.246 10-5
Și apoi calculând pKa
pKa = - log Ka
= - jurnal 1.246 10-5
= 4.904
Un acid slab cu o concentrație de 0,03 M, are o constantă de disociere (Ka) = 1,5 · 10-4. Calculați: a) pH-ul soluției apoase; b) gradul de ionizare al acidului.
La echilibru, concentrația de acid este egală cu (0,03 M - x), unde x este cantitatea de acid care se disociază. Prin urmare, concentrația de hidrogen sau ion de hidroniu este x, la fel ca și concentrația bazei conjugate.
Ka = [H+][LA-] / [HA] = 1,5 · 10-6
[H+] = [A-] = x
Y [HA] = 0,03 M-x. Valoarea mică a lui Ka indică faptul că acidul s-a disociat probabil foarte puțin, deci (0,03 M - x) este aproximativ egal cu 0,03 M.
Înlocuind în Ka:
1.5 10-6 = xDouă / 3 10-Două
XDouă = 4,5 10-8 MDouă
x = 2,12 x 10-4 M
Și din moment ce x = [H+]
pH = - log [H+]
= - log [2,12 x 10-4]
pH = 3,67
Și, în cele din urmă, cu privire la gradul de ionizare: poate fi calculat folosind următoarea expresie:
[H+] sau [A-] / HA] x 100%
(2,12 10-4 / 3 10-Două) x 100%
0,71%
Calculez Ka din procentul de ionizare al unui acid, știind că acesta ionizează cu 4,8% dintr-o concentrație inițială de 1,5 · 10-3 M.
Pentru a calcula cantitatea de acid ionizat, se determină 4,8%.
Cantitate ionizată = 1,5 · 10-3 M (4,8 / 100)
= 7,2 x 10-5 M
Această cantitate de acid ionizat este egală cu concentrația bazei conjugate și concentrația hidroniului sau ionului hidrogen la echilibru..
Concentrația acidului la echilibru = concentrația inițială a acidului - cantitatea de acid ionizat.
[HA] = 1,5 · 10-3 M - 7,2 10-5 M
= 1.428 x 10-3 M
Și apoi rezolvarea cu aceleași ecuații
Ka = [H+][LA-] / [HA]
Ka = (7,2 · 10-5 M x 7,2 10-5 M) / 1.428 10-3 M
= 3,63 x 10-6
pKa = - log Ka
= - jurnal 3,63 x 10-6
= 5,44
Nimeni nu a comentat acest articol încă.