Ionisaatiovakio

Ionisaatiovakion kemiallinen rakenne. Lähde: Wikimedia Commons

Mikä on ionisaatiovakio?

Se ionisaatiovakio, Dissosiaatio- tai happamuusvakion vakio, se on ominaisuus, joka heijastaa aineen taipumusta vapauttaa vety -ioneja. Eli se liittyy suoraan hapon voimaan.

Mitä suurempi dissosiaatiovakion (KA) arvo, sitä suurempi happovetyjen vapautuminen.

Esimerkiksi veden suhteen sen ionisaatio tunnetaan nimellä 'itsepropotolyysi' tai 'itsekasvatus'.

Tässä vesimolekyyli antaa H: n⁺ toiselle, ionien h tuottaminen₃JOMPIKUMPI⁺ ja oh^-, Kuten kuvassa voidaan nähdä ylivoimaisesti.

Happoliuoksen dissosiaatio voidaan kaavioida seuraavasti:

Ha +h₂o h₃JOMPIKUMPI⁺     +       -Lla^-

Missä se on edustaa ionisoitua happoa, H₃JOMPIKUMPI⁺ hydroniumionille ja^- Konjugoitu pohja. Jos Ka on korkea, pääaine.

Tämä happamuuden lisääntyminen voidaan määrittää tarkkailemalla muutosta liuoksen pH: ssa, jonka arvo on alle 7.

Ionisaatiotasapaino

Ylä -kemiallisen yhtälön kaksoisnuolet osoittavat, että reagenssien ja tuotteen välinen tasapaino on muodostettu. Koska kaikilla tasapainoilla on vakio, sama koskee hapon ionisointia ja ilmaistaan ​​seuraavasti:

K = [h₃JOMPIKUMPI⁺] [^-]/[Ha] [h₂o]

Termodynaamisesti KA -vakio määritellään aktiivisuuksien, ei pitoisuuksien suhteen.

Laimennetuissa vesiliuoksissa veden aktiivisuus on kuitenkin noin yksi, ja hydroniumioni, konjugaattipohja ja distiobilisoitu happo ovat lähellä sen molaaripitoisuuksia.

Voi palvella sinua: viinihappo

Näistä syistä otettiin käyttöön dissosiaatiovakion (KA) käyttö, joka ei sisällä veden pitoisuutta.

Tämä mahdollistaa heikon hapon dissosiaation.

Heht⁺     +      -Lla^-

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha]

Kaarta

Dissosiaatiovakio (KA) on tasapainovakion ekspression muoto.

Ei -disosioituneen hapon, konjugaattipohjan ja vedyn tai vetyionin pitoisuudet pysyvät vakiona, kun tasapainoolosuhteet saavutetaan. Toisaalta konjugaattipohjapitoisuus ja hydroniumioni ovat täsmälleen samat.

Sen arvot on annettu 10: n voimissa negatiivisilla eksponenteilla, joten otettiin käyttöön yksinkertaisempi ja hallittavampi KA -lauseke, jota he kutsuivat PKA: ksi.

pka = - log ka

PKA: ta kutsutaan yleisesti hapon dissosiaatiovakioksi. PKA: n arvo on selkeä osoitus hapon voimasta.

Niitä happoja, joilla on alhaisempi tai enemmän negatiivinen PKA -arvo kuin -1,74 (hydronium -ioni PKA), pidetään vahvoina hapoina. Vaikka hapoja, joiden PKA on yli -1,74.

Henderson-Haselbalch-yhtälö

KA: n ekspressiosta johdetaan yhtälö, joka johtuu valtavasta hyödyllisyydestä analyyttisissä laskelmissa.

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha]

Logaritmien ottaminen,

log ka = log h⁺  +   loki a^-   -   loki HA

Ja LOG H: n puhdistus⁺-

-log h = - loki ka + loki a^-   -   loki HA

Käyttämällä sitten pH: n ja PKA: n määritelmiä ja ryhmitellään termejä:

Se voi palvella sinua: hydrorit

ph = pka + loki (a^- / Ha)

Tämä on kuuluisa Henderson-Haselbalch-yhtälö.

Käyttää

Henderson-Hasselbachin yhtälöä käytetään arvioimaan iskunvaimentimien liuosten pH: ta, niin että tiedät kuinka konjugoidun emäksen ja happovaikutuksen suhteelliset pitoisuudet pH: hon.

Kun konjugaattipohjapitoisuus on yhtä suuri kuin hapon pitoisuus, molempien termien pitoisuuksien välinen suhde on yhtä suuri kuin 1, ja siksi sen logaritmi on yhtä suuri kuin 0.

Seurauksena on, että pH = PKA, jolla on tämä erittäin tärkeä, koska tässä tilanteessa vaimennustehokkuus on suurin.

PH -alue otetaan yleensä siellä, missä puskurikapasiteetti on maksimaalinen, se, jossa pH = pka ± 1 pH -yksikkö.

Ionisaatio vakioharjoitukset

Harjoitus 1

Heikon hapon laimennetulla liuoksella on tasapainossa seuraavat pitoisuudet: dissosioitunut happo = 0,065 m ja konjugaattipohjapitoisuus = 9 · 10^-4 M. Laske hapon KA ja PKA.

Vety- tai hydroniumionipitoisuus on yhtä suuri kuin konjugaattipohjan pitoisuus, koska ne tulevat saman hapon ionisaatiosta.

Yhtälön korvaaminen:

Ka = [h⁺] [^-] / Ha

Korvaaminen yhtälössä vastaavilla arvoillaan:

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

= 1 246 · 10^-5

Ja sitten laskemalla hänen PKA: nsa

pka =- log ka

= - loki 1 246 · 10^-5

= 4 904

Harjoitus 2

Heikoilla hapolla, jolla on 0,03 m pitoisuus, on dissosioitumisvakio (KA) = 1,5,10^-4. Laske: a) vesiliuoksen pH; b) hapon happamisaste.

Tasapainossa happokonsentraatio on yhtä suuri kuin (0,03 m - x), koska se on x dissosioituneen hapon määrä. Siksi vety- tai hydronium -ionin pitoisuus on x, samoin kuin konjugaattipohjapitoisuus.

Se voi palvella sinua: kalsiumfosfaatti (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h⁺] [^-] / [Ha] = 1,5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

Ja [ha] = 0,03 m - x. KA: n pieni arvo osoittaa, että happo oli todennäköisesti hyvin vähän, joten (0,03 m - x) on noin 0,03 m.

Korvaaminen ka:

1,5 · 10^-6 = x² /3 · 10^-2

x² = 4,5 · 10^-8 M²

x = 2,12 x 10^-4 M

Ja kuten x = [h⁺-

ph = - log [h⁺-

= - loki [2,12 x 10^-4-

pH = 3.67

Ja lopuksi ionisaation asteen suhteen: se voidaan laskea seuraavalla lausekkeella:

[H⁺] tai [a^-] / Ha] x 100%

(2,12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) X 100%

0,71%

Harjoitus 3

KA: n laskeminen hapon ionisaatioprosentista tietäen, että se ionisoituu 4,8% alkuperäisestä pitoisuudesta 1,5,10^-3 M.

Määrän laskemiseksi happahappo määritetään sen 4,8%.

Ionisoitu määrä = 1,5 · 10^-3 M (4,8/100)

= 7,2 x 10^-5 M

Tämä ionisoidun hapon määrä on yhtä suuri kuin konjugaattipohjan pitoisuus ja vety- tai vety -ionin pitoisuus tasapainossa.

Hapon pitoisuus tasapainossa = Alkuhappopitoisuus - ionisoidun hapon määrä.

[Ha] = 1,5 · 10^-3 M - 7,2 · 10^-5 M

= 1 428 x 10^-3 M

Ja sitten ratkaisemalla samat yhtälöt

Ka = [h⁺] [^-] / [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

= - loki 3,63 x 10^-6

= 5,44

Viitteet

1. Dissosiaatiovakio. Chem.Librettexts.org
2. Dissosiaatiovakio. Haettu jstk.Wikipedia.org
3. Whitten, k. W -., Davis, r. JA., Likakuljetus. P. Ja Stanley, G. G. (2008). Kemia. Cengage -oppiminen.
4. Segel i. H. (1975). Biokemialliset laskelmat.