Ioniseringskonstant

Kjemisk struktur av ioniseringskonstanten. Kilde: Wikimedia Commons

Hva er ionisering konstant?

De ioniseringskonstant, Konstant av dissosiasjon eller surhetskonstant, er det en egenskap som gjenspeiler tendensen til et stoff til å frigjøre hydrogenioner. Det vil si at det er direkte relatert til kraften til en syre.

Jo større verdi av dissosiasjonskonstanten (Ka), jo større er frigjøring av syrehydrogenjoner.

Når det gjelder vann, for eksempel, er dens ionisering kjent med navnet 'selv -propotolyse' eller 'selvisering'.

Her gir et vannmolekyl en H⁺ til en annen, produsere ionene h₃ENTEN⁺ Og åh^-, Som det kan sees på bildet overlegen.

Dissosiasjonen av en syreløsning kan skjematiseres som følger:

Ha +h₂o h₃ENTEN⁺     +       TIL^-

Hvor har det representerer syren som er ionisert, h₃ENTEN⁺ til hydroniumionet, og til^- Din konjugerte base. Hvis KA er høy, hovedfag.

Denne økningen i surhet kan bestemmes ved å observere en endring i pH i løsningen, hvis verdi er under 7.

Ioniseringsbalanse

De doble pilene i den øvre kjemiske ligningen indikerer at en balanse mellom reaktanter og produkt er etablert. Ettersom enhver balanse har en konstant, gjelder det samme for ionisering av en syre og uttrykkes som følger:

K = [h₃ENTEN⁺][TIL^-]/[Ha] [h₂o]

Termodynamisk er KA -konstant definert i form av aktiviteter, ikke konsentrasjoner.

Imidlertid, i utvannet vandige oppløsninger, er vannaktiviteten rundt 1, og aktivitetene til hydroniumionet er den konjugatbasen og den ikke -dissosierte syren nær den molare konsentrasjonen.

Kan tjene deg: Tartarsyre

Av disse grunner ble bruken av dissosiasjonskonstanten (Ka) som ikke inkluderer konsentrasjonen av vann introdusert.

Dette tillater dissosiasjon av svak syre.

Ha h⁺     +      TIL^-

Ka = [h⁺][TIL^-] / [Ha]

Ka

Dissosiasjonskonstanten (Ka) er en form for uttrykk for en likevektskonstant.

Konsentrasjonene av ikke -dissosiert syre, den konjugatbasen og hydrogenet eller hydrogenionet forblir konstant når balansetilstanden er nådd. På den annen side er den konjugatbase -konsentrasjonen og hydroniumionet nøyaktig den samme.

Verdiene er gitt i krefter på 10 med negative eksponenter, så et enklere og mer håndterbart KA -uttrykk ble introdusert, som de kalte PKA.

pka = - log ka

PKA kalles ofte syredissosiasjonskonstant. Verdien av PKA er en klar indikasjon på kraften til en syre.

De syrene som har en lavere eller mer negativ PKA -verdi enn -1,74 (hydroniumion PKA) regnes som sterke syrer. Mens syrer som har en PKA større enn -1,74, anses som ikke -sterke syrer.

Henderson-Haselbalch ligning

Fra KAs uttrykk blir en ligning trukket ut som følger av enorme nytteverdier i analytiske beregninger.

Ka = [h⁺][TIL^-] / [Ha]

Tar logaritmer,

Logg Ka = Logg h⁺  +   Logg a^-   -   Logg ha

Og rydde log H⁺:

-Logg H = - Logg Ka + Log a^-   -   Logg ha

Bruke da definisjonene av pH og PKA, og omgruppering av termer:

Det kan tjene deg: Hydrors

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

Dette er den berømte Henderson-Haselbalch-ligningen.

Bruk

Henderson-Hasselbachs ligning brukes til å estimere pH i støtdemperløsninger, så å vite hvordan de relative konsentrasjonene av den konjugerte basen og syre påvirkning på pH.

Når den konjugatbase -konsentrasjonen er lik konsentrasjonen av syre, er forholdet mellom konsentrasjonene av begge begrepene lik 1, og derfor er dens logaritme lik 0.

Som en konsekvens, pH = PKA, har dette veldig viktig, siden dempingseffektiviteten i denne situasjonen er maksimal.

PH -området tas vanligvis der det er maksimal bufferkapasitet, den der pH = PKA ± 1 pH -enhet.

Ionisering konstante øvelser

Oppgave 1

Den fortynnede oppløsningen av en svak syre har i likevekten følgende konsentrasjoner: ikke -dissosiert syre = 0,065 m og konjugatbasekonsentrasjon = 9 · 10^-4 M. Beregn Ka og PKA av syren.

Konsentrasjonen av hydrogenion eller hydroniumion er lik konsentrasjonen av konjugatbasen, siden de kommer fra ioniseringen av samme syre.

Erstatte ligningen:

Ka = [h⁺][TIL^-] / Ha

Erstatte i ligningen med sine respektive verdier:

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

= 1.246 · 10^-5

Og deretter beregne PKA

pka =- log ka

= - log 1 246 · 10^-5

= 4.904

Oppgave 2

En svak syre med en 0,03 m konsentrasjon, har en dissosiasjonskonstant (Ka) = 1,5 · 10^-4. Beregn: a) pH av vandig løsning; b) graden av surisering av syre.

I likevekt er syrekonsentrasjonen lik (0,03 m - x), og er x mengden syre som dissosierer. Derfor er konsentrasjonen av hydrogen eller hydroniumion x, så vel som den konjugatbase -konsentrasjonen.

Det kan tjene deg: kalsiumfosfat (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h⁺][TIL^-] / [Ha] = 1,5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

Og [ha] = 0,03 m - x. Den lille verdien av Ka indikerer at syren sannsynligvis var veldig lite, så (0,03 m - x) er omtrent 0,03 m.

Erstatte i KA:

1,5 · 10^-6 = x² /3 · 10^-2

x² = 4,5 · 10^-8 M²

x = 2,12 x 10^-4 M

Og som x = [h⁺]

pH = - log [h⁺]

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

pH = 3.67

Og til slutt, med hensyn til graden av ionisering: det kan beregnes ved følgende uttrykk:

[H⁺] eller [a^-] / Ha] x 100%

(2.12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) X 100%

0,71%

Øvelse 3

Beregning Ka fra ioniseringsprosenten av en syre, vel vitende om at den er ionisert med 4,8% fra en innledende konsentrasjon på 1,5 · 10^-3 M.

For å beregne mengden, bestemmes syren 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 den konjugatbasen og konsentrasjonen av hydrogenet eller hydrogenionen i balansen.

Konsentrasjonen av syre i likevekt = initial syrekonsentrasjon - mengden ionisert syre.

[Ha] = 1,5 · 10^-3 M - 7.2 · 10^-5 M

= 1.428 x 10^-3 M

Og deretter løse 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 = - log ka

= - Logg 3.63 x 10^-6

= 5.44

Referanser

1. Dissosiasjonskonstant. Chem kom seg.Librettexts.org
2. Dissosiasjonskonstant. Innhentet fra.Wikipedia.org
3. Whitten, k. W., Davis, r. OG., Peck, l. P. Og Stanley, G. G. (2008). Kjemi. Cengage Learning.
4. Segel i. H. (1975). Biokjemiske beregninger.