- Joniseringsbalans
- Ka
- Henderson-Hasselbalch-ekvation
- Använda sig av
- Ionisering konstant övningar
- Övning 1
- Övning 2
- Övning 3
- referenser
Den jonisering konstant, dissociationskonstant eller syrakonstant, är en egenskap som återspeglar tendensen hos en substans att frigörvätejoner; det vill säga, det är direkt relaterat till styrkan hos en syra. Ju högre värde på dissociationskonstanten (Ka), desto större frisättning av vätejoner med syran.
När det gäller vatten, till exempel, är dess jonisering känd som "autoprotolys" eller "autojonisering". Här ger en vattenmolekyl en H + till en annan och producerar H 3 O + och OH - joner , som visas på bilden nedan.
Källa: Cdang, från Wikimedia Commons
Disociationen av en syra från en vattenlösning kan beskrivas på följande sätt:
HA + H 2 O <=> H 3 O + + A -
Där HA representerar syra som är joniserad, H 3 O + hydroniumjonen, och A - dess konjugerade basen. Om Ka är hög, kommer mer av HA att dissocieras och det kommer därför att finnas en högre koncentration av hydroniumjonen. Denna surhetsökning kan bestämmas genom att observera en förändring i pH i lösningen, vars värde är under 7.
Joniseringsbalans
De dubbla pilarna i den övre kemiska ekvationen indikerar att det skapas en balans mellan reaktanter och produkt. Eftersom varje jämvikt har en konstant, händer samma sak med joniseringen av en syra och uttrycks enligt följande:
K = /
Termodynamiskt definieras konstanten Ka i termer av aktiviteter, inte koncentrationer. I utspädda vattenlösningar är emellertid vattenaktiviteten omkring 1, och aktiviteterna för hydroniumjonen, konjugatbasen och den icke-associerade syran ligger nära deras molära koncentrationer.
Av dessa skäl infördes användningen av dissociationskonstanten (ka) som inte inkluderar vattenkoncentrationen. Detta gör det möjligt att schematisera den svaga syredissociationen på ett enklare sätt, och dissociationskonstanten (Ka) uttrycks i samma form.
HA <=> H + + A -
Ka = /
Ka
Dissociationskonstanten (Ka) är en form av uttryck för en jämviktskonstant.
Koncentrationerna av den icke-associerade syran, konjugatbasen och hydronium eller vätejon förblir konstant när jämviktstillståndet uppnåtts. Å andra sidan är koncentrationen av konjugatbasen och hydroniumjonens koncentration exakt densamma.
Deras värden ges i kraft av 10 med negativa exponenter, så en enklare och mer hanterbar form av Ka-uttryck introducerades, som de kallade pKa.
pKa = - logga Ka
PKa kallas ofta syredisociationskonstanten. PKa-värdet är en tydlig indikation på styrkan hos en syra.
De syror som har ett pKa-värde som är mindre eller mer negativt än -1,74 (pKa för hydroniumjonen) betraktas som starka syror. Även om syror som har en pKa större än -1,74, betraktas de som icke-starka syror.
Henderson-Hasselbalch-ekvation
En ekvation härleds från Ka-uttrycket som är extremt användbart i analytiska beräkningar.
Ka = /
Tar logaritmer,
log Ka = log H + + log A - - log HA
Och lösning för logg H + :
-log H = - log Ka + log A - - log HA
Använd sedan definitionerna av pH och pKa och omgrupperingsterminer:
pH = pKa + log (A - / HA)
Detta är den berömda Henderson-Hasselbalch-ekvationen.
Använda sig av
Henderson-Hasselbach-ekvationen används för att uppskatta pH för buffertar, liksom hur de relativa koncentrationerna av konjugatbas och syra påverkar pH.
När koncentrationen av konjugatbasen är lika med koncentrationen av syran, är förhållandet mellan koncentrationerna av båda termerna lika med 1; och därför är dess logaritm lika med 0.
Som en följd av pH = pKa, vilket är mycket viktigt, eftersom bufferteffektiviteten i denna situation är maximal.
PH-zonen där det finns maximal buffertkapacitet tas vanligtvis det där pH = pka ± 1 pH-enhet.
Ionisering konstant övningar
Övning 1
Den utspädda lösningen av en svag syra har följande koncentrationer i jämvikt: odelad syra = 0,065 M och konjugatbaskoncentration = 9-10 -4 M. Beräkna syrans Ka och pKa.
Koncentrationen av vätejon eller hydroniumjon är lika med koncentrationen av konjugatbasen, eftersom de kommer från joniseringen av samma syra.
Att ersätta ekvationen:
Ka = / HA
Att ersätta ekvationen för deras respektive värden:
Ka = (9 10 -4 M) (9 10 -4 M) / 65 10 -3 M
= 1,246 10 -5
Och beräknar sedan dess pKa
pKa = - logga Ka
= - log 1,246 10 -5
= 4,904
Övning 2
En svag syra med en koncentration av 0,03 M har en dissociationskonstant (Ka) = 1,5 · 10 -4 . Beräkna: a) pH i vattenlösningen; b) graden av jonisering av syran.
Vid jämvikt är syrakoncentrationen lika med (0,03 M - x), där x är mängden syra som dissocieras. Därför är koncentrationen av väte eller hydroniumjon x, liksom koncentrationen av konjugatbasen.
Ka = / = 1,5 10-6
= = x
Y = 0,03 M - x. Det lilla värdet på Ka indikerar att syran troligen har dissocierats mycket lite, så (0,03 M - x) är ungefär lika med 0,03 M.
Ersätter i Ka:
1,5 10-6 = x 2/3 10 -2
x 2 = 4,5 10 -8 M 2
x = 2,12 x 10-4 M
Och sedan x =
pH = - log
= - logg
pH = 3,67
Och slutligen beträffande graden av jonisering: det kan beräknas med följande uttryck:
o / HA] x 100%
(2,12 10 -4 / 3 10 -2 ) x 100%
0,71%
Övning 3
Jag beräkna Ka från den procentuella andelen av jonisering av en syra, att veta att det joniserar med 4,8% från en initial koncentration av 1,5 · 10 -3 M.
För att beräkna mängden syra som joniseras bestäms dess 4,8%.
Ioniserat belopp = 1,5 · 10 -3 M (4,8 / 100)
= 7,2 x 10 -5 M
Denna mängd joniserad syra är lika med koncentrationen av konjugatbasen och koncentrationen av hydronium eller vätejon vid jämvikt.
Jämviktens syrakoncentration = initial syrakoncentration - mängden joniserad syra.
= 1,5 10 -3 M - 7,2 10 -5 M
= 1,428 x 10 -3 M
Och sedan lösa med samma ekvationer
Ka = /
Ka = (7,2 · 10 -5 M x 7,2 · 10 -5 M) / 1,428 · 10 -3 M
= 3,63 x 10-6
pKa = - logga Ka
= - log 3,63 x 10-6
= 5,44
referenser
- Kemi LibreTexts. (Sf). Dissociation konstant. Återställd från: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Dissociation konstant. Återställd från: en.wikipedia.org
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, GG Chemistry. (2008) åttonde upplagan. Cengage Learning.
- Segel IH (1975). Biokemiska beräkningar. 2:a. Utgåva. John Wiley & Sons. INC.
- Kabara E. (2018). Hur man beräknar konstant syrajonisering. Studie. Återställd från: study.com.