Ionisatie constant

Chemische structuur van de ionisatieconstante. Bron: Wikimedia Commons

Wat is ionisatie constant?

De ionisatie constant, constante dissociatie of zuurgraadconstante, het is een eigenschap die de neiging van een stof weerspiegelt om waterstofionen vrij te maken. Dat wil zeggen, het is direct gerelateerd aan de kracht van een zuur.

Hoe groter de waarde van de dissociatieconstante (ka), hoe groter de afgifte van zure hydrogenions.

Als het gaat om water, bijvoorbeeld, is de ionisatie ervan bekend onder de naam 'zelf -propotolyse' of 'self -ation'.

Hier geeft een watermolecuul een h⁺ aan een ander, het produceren van de ionen h₃OF⁺ en oh^-, Zoals te zien is in de afbeelding Superior.

De dissociatie van een zure oplossing kan als volgt worden gepresteerd:

HA +H₂o H₃OF⁺     +       NAAR^-

Waar heeft het het zuur dat is geïoniseerd, h₃OF⁺ naar het hydroniumion, en aan^- Uw geconjugeerde basis. Als de ka hoog is, een major.

Deze toename van de zuurgraad kan worden bepaald door een verandering in de pH van de oplossing te observeren, waarvan de waarde lager is dan 7.

Ionisatiebalans

De dubbele pijlen in de bovenste chemische vergelijking geven aan dat een balans tussen reactanten en product is vastgesteld. Omdat elke balans een constante heeft, geldt hetzelfde voor de ionisatie van een zuur en wordt als volgt uitgedrukt:

K = [H₃OF⁺][NAAR^-]/[Ha] [h₂o]

Thermodynamisch gezien wordt ka -constante gedefinieerd in termen van activiteiten, niet in concentraties.

In verdunde waterige oplossingen is wateractiviteit echter ongeveer 1 en de activiteiten van het hydroniumion, de conjugaatbasis en het niet -gedeitocieerde zuur liggen dicht bij de molaire concentraties.

Kan u van dienst zijn: wijnsteenzuur

Om deze redenen is het gebruik van de dissociatieconstante (KA) die niet de concentratie water omvat geïntroduceerd.

Dit maakt de dissociatie van zwak zuur mogelijk.

HA H⁺     +      NAAR^-

Ka = [h⁺][NAAR^-] / [Ha]

Ka

De dissociatieconstante (ka) is een vorm van expressie van een evenwichtsconstante.

De concentraties van niet -gedeitocieerd zuur, de conjugaatbasis en de waterstof- of waterstofion blijven constant zodra de balansconditie is bereikt. Aan de andere kant zijn de concentratie van de conjugaatbasis en het hydroniumion precies hetzelfde.

De waarden ervan worden gegeven in krachten van 10 met negatieve exponenten, dus een eenvoudiger en beter beheersbare KA -expressie werd geïntroduceerd, die ze PKA noemden.

pka = - log ka

PKA wordt gewoonlijk zuurdissociatieconstante genoemd. De waarde van PKA is een duidelijke indicatie van de kracht van een zuur.

Die zuren die een lagere of meer negatieve PKA -waarde hebben dan -1,74 (hydroniumion pka) worden beschouwd als sterke zuren. Terwijl zuren met een PKA groter dan -1,74 worden beschouwd als niet -strong zuren.

Henderson-Haselbalch-vergelijking

Uit de uitdrukking van KA wordt een vergelijking afgeleid die het gevolg is van een enorm nut in analytische berekeningen.

Ka = [h⁺][NAAR^-] / [Ha]

Logaritmen nemen,

log ka = log h⁺  +   Log a^-   -   Log Ha

En het wissen van log h h⁺:

-log h = - log ka + log a^-   -   Log Ha

Gebruik vervolgens de definities van pH en PKA en hergroepering van termen:

Het kan u van dienst zijn: Hydrors

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

Dit is de beroemde Henderson-Haselbalch-vergelijking.

Gebruik

De vergelijking van Henderson-Hasselbach wordt gebruikt om de pH van schokdemperoplossingen te schatten, dus om te weten hoe de relatieve concentraties van de geconjugeerde basis en zure invloed op de pH.

Wanneer de concentratie van de conjugaat gelijk is aan de zuurconcentratie, is de relatie tussen de concentraties van beide termen gelijk aan 1, en daarom is de logaritme gelijk aan 0.

Als gevolg hiervan is pH = PKA, die dit zeer belangrijk heeft, omdat in deze situatie de dempingsefficiëntie maximaal is.

Het pH -gebied wordt meestal genomen waar er een maximale buffercapaciteit is, degene waar pH = PKA ± 1 pH -eenheid.

Ionisatie constante oefeningen

Oefening 1

De verdunde oplossing van een zwak zuur heeft in het evenwicht de volgende concentraties: niet -gedeitoceerd zuur = 0,065 m en concentratie van conjugaat = 9 · 10^-4 M. Bereken de ka en pka van het zuur.

De concentratie van hydrogenion of hydroniumion is gelijk aan de concentratie van de conjugaatbasis, omdat ze afkomstig zijn van de ionisatie van hetzelfde zuur.

De vergelijking vervangen:

Ka = [h⁺][NAAR^-] / Ha

Vervangen in de vergelijking door hun respectieve waarden:

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

= 1.246 · 10^-5

En dan zijn PKA berekenen

pka =- log ka

= - log 1.246 · 10^-5

= 4.904

Oefening 2

Een zwak zuur met een concentratie van 0,03 m, heeft een dissociatieconstante (ka) = 1,5 · 10^-4. Berekenen: a) pH van waterige oplossing; b) de mate van zuurzure van zuur.

In evenwicht is de zuurconcentratie gelijk aan (0,03 m - x), met x de hoeveelheid zuur die dissocieert. Daarom is de concentratie van waterstof of hydroniumion x, evenals de concentratie van de conjugaatbasis.

Het kan u van dienst zijn: calciumfosfaat (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h⁺][NAAR^-] / [Ha] = 1,5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

En [ha] = 0,03 m - x. De kleine waarde van de ka geeft aan dat het zuur waarschijnlijk zeer weinig was, dus (0,03 m - x) is ongeveer 0,03 m.

Vervangen in ka:

1.5 · 10^-6 = x² /3 · 10^-2

X² = 4.5 · 10^-8 M²

x = 2.12 x 10^-4 M

En als x = [h⁺]

pH = - log [h⁺]

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

pH = 3.67

En ten slotte, met betrekking tot de mate van ionisatie: het kan worden berekend door de volgende uitdrukking:

[H⁺] of [a^-] / Ha] x 100%

(2.12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) X 100%

0,71%

Oefening 3

Berekening van de KA uit het ionisatiepercentage van een zuur, wetende dat deze met 4,8% wordt geïoniseerd van een initiële concentratie van 1,5 · 10^-3 M.

Om de hoeveelheid te berekenen, wordt het zuurzuur bepaald dat het 4,8% is.

Ioniseerde hoeveelheid = 1,5 · 10^-3 M (4.8/100)

= 7,2 x 10^-5 M

Deze hoeveelheid geïoniseerd zuur is gelijk aan de concentratie van de conjugaatbasis en de concentratie van de waterstof- of hydrogenion -ion in de balans.

De concentratie van zuur in evenwicht = initiële zuurconcentratie - de hoeveelheid geïoniseerd zuur.

[Ha] = 1,5 · 10^-3 M - 7.2 · 10^-5 M

= 1.428 x 10^-3 M

En dan dezelfde vergelijkingen oplossen

Ka = [h⁺][NAAR^-] / [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

= - log 3,63 x 10^-6

= 5,44

Referenties

1. Dissociatie constant. Chem hersteld.Librhetxts.borg
2. Dissociatie constant. Opgehaald van.Wikipedia.borg
3. Whitten, K. W., Davis, r. EN., Peck, l. P. En Stanley, G. G. (2008). Scheikunde. Cengage leren.
4. Segel I. H. (1975). Biochemische berekeningen.