- Ioniseringsbalanse
- Ka
- Henderson-Hasselbalch ligning
- Bruk
- Ionisering konstante øvelser
- Oppgave 1
- Oppgave 2
- Oppgave 3
- referanser
Den ioniseringen konstant, dissosiasjonskonstant eller surhet konstant, er en egenskap som skyldes tendensen av en substans for å frigjøre hydrogen-ioner; det vil si at det er direkte relatert til styrken til en syre. Jo høyere verdi på dissosiasjonskonstanten (Ka), jo større er frigjøringen av hydrogenioner med syren.
Når det gjelder vann, for eksempel, er ionisering det kjent som 'autoprotolyse' eller 'autoionisering'. Her gir et vannmolekyl en H + til en annen, og produserer H 3 O + og OH - ionene , som vist på bildet nedenfor.
Kilde: Cdang, fra Wikimedia Commons
Dissosiasjonen av en syre fra en vandig løsning kan skisseres på følgende måte:
HA + H 2 O <=> H 3 O + + A -
Hvor HA representerer den syre som er ionisert, H 3 O + den hydronium-ion, og A - dens korresponderende base. Hvis Ka er høy, vil flere av HA dissosiere, og det vil derfor være en høyere konsentrasjon av hydroniumionet. Denne økningen i surhet kan bestemmes ved å observere en endring i pH i løsningen, hvis verdi er under 7.
Ioniseringsbalanse
Dobbeltspilene i den øvre kjemiske ligningen indikerer at det opprettes en balanse mellom reaktanter og produkt. Ettersom hver likevekt har en konstant, skjer det samme med ionisering av en syre og uttrykkes som følger:
K = /
Termodynamisk er konstanten Ka definert i form av aktiviteter, ikke konsentrasjoner. I fortynnede vandige oppløsninger er imidlertid aktiviteten til vann rundt 1, og aktivitetene til hydroniumion, konjugatbasen og den ikke-assosierte syre er nær deres molære konsentrasjoner.
Av disse grunner ble bruken av dissosiasjonskonstanten (ka) introdusert som ikke inkluderer vannkonsentrasjonen. Dette gjør det mulig å skjematisere den svake syredissosiasjonen på en enklere måte, og dissosiasjonskonstanten (Ka) uttrykkes i samme form.
HA <=> H + + A -
Ka = /
Ka
Dissosiasjonskonstanten (Ka) er en form for uttrykk for en likevektskonstant.
Konsentrasjonene av den ikke-assosierte syren, konjugatbasen og hydronium eller hydrogenion forblir konstante når likevektsbetingelsen er nådd. På den annen side er konsentrasjonen av konjugatbasen og konsentrasjonen av hydroniumion nøyaktig den samme.
Verdiene deres er gitt i krefter på 10 med negative eksponenter, så en enklere og mer håndterbar form for Ka-uttrykk ble introdusert, som de kalte pKa.
pKa = - logg Ka
PKa kalles ofte syredissosiasjonskonstanten. PKa-verdien er en tydelig indikasjon på styrken til en syre.
De syrene som har en pKa-verdi som er mindre eller mer negative enn -1,74 (pKa for hydroniumionen), blir betraktet som sterke syrer. Mens syrer som har en pKa større enn -1,74, regnes de som ikke-sterke syrer.
Henderson-Hasselbalch ligning
En ligning er avledet fra Ka-uttrykket som er ekstremt nyttig i analytiske beregninger.
Ka = /
Tar logaritmer,
log Ka = log H + + log A - - log HA
Og løse for logg H + :
-logg H = - logg Ka + log A - - logg HA
Deretter bruker du definisjonene av pH og pKa, og omgrupper termer:
pH = pKa + logg (A - / HA)
Dette er den berømte Henderson-Hasselbalch-ligningen.
Bruk
Henderson-Hasselbach-ligningen brukes til å estimere pH på buffere, samt hvordan de relative konsentrasjonene av konjugatbase og syre påvirker pH.
Når konsentrasjonen av konjugatbasen er lik konsentrasjonen av syren, er forholdet mellom konsentrasjonene av begge betegnelser lik 1; og derfor er logaritmen lik 0.
Som en konsekvens av pH = pKa, dette er veldig viktig, siden buffereffektiviteten i denne situasjonen er maksimal.
PH-sonen der det er maksimal bufferkapasitet tas vanligvis, det der pH = pka ± 1 pH-enhet.
Ionisering konstante øvelser
Oppgave 1
Den fortynnede løsningen av en svak syre har følgende konsentrasjoner ved likevekt: udissosiert syre = 0,065 M og konjugatbasekonsentrasjon = 9-10 -4 M. Beregn Ka og pKa av syren.
Konsentrasjonen av hydrogenionet eller hydroniumionet er lik konsentrasjonen av konjugatbasen, siden de kommer fra ioniseringen av den samme syren.
Å erstatte i ligningen:
Ka = / HA
Å erstatte i ligningen for deres respektive verdier:
Ka = (9 10 -4 M) (9 10 -4 M) / 65 10 -3 M
= 1,246 10 -5
Og deretter beregne pKa
pKa = - logg Ka
= - logg 1,246 10 -5
= 4.904
Oppgave 2
En svak syre med en konsentrasjon på 0,03 M har en dissosiasjonskonstant (Ka) = 1,5 · 10 -4 . Beregn: a) pH i den vandige løsningen; b) graden av ionisering av syren.
Ved likevekt er konsentrasjonen av syren lik (0,03 M - x), hvor x er mengden syre som dissosierer. Derfor er konsentrasjonen av hydrogen eller hydroniumion x, som også konsentrasjonen av konjugatbasen.
Ka = / = 1,5 10-6
= = x
Y = 0,03 M - x. Den lille verdien av Ka indikerer at syren sannsynligvis dissosierte veldig lite, så (0,03 M - x) er omtrent lik 0,03 M.
Å erstatte 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
Og siden x =
pH = - logg
= - logg
pH = 3,67
Og til slutt, angående graden av ionisering: det kan beregnes ved hjelp av følgende uttrykk:
o / HA] x 100%
(2,12 10 -4 / 3 10 -2 ) x 100%
0,71%
Oppgave 3
Jeg beregner Ka ut fra prosentandelen av ionisering av en syre, vel vitende om at den ioniserer med 4,8% fra en startkonsentrasjon på 1,5 - 10 -3 M.
For å beregne mengden syre som er ionisert, bestemmes dens 4,8%.
Ionisert mengde = 1,5 · 10 -3 M (4,8 / 100)
= 7,2 x 10 -5 M
Denne mengden ionisert syre tilsvarer konsentrasjonen av konjugatbasen og konsentrasjonen av hydronium eller hydrogenion ved likevekt.
Likevektsyre-konsentrasjonen = initial syrekonsentrasjon - mengden av den ioniserte syren.
= 1,5 10 -3 M - 7,2 10 -5 M
= 1,428 x 10 -3 M
Og deretter løse med de samme likningene
Ka = /
Ka = (7,2 · 10 -5 M x 7,2 · 10 -5 M) / 1,428 · 10 -3 M
= 3,63 x 10-6
pKa = - logg Ka
= - logg 3,63 x 10-6
= 5,44
referanser
- Kjemi LibreTexts. (SF). Dissosiasjonskonstant. Gjenopprettet fra: chem.libretexts.org
- Wikipedia. (2018). Dissosiasjonskonstant. Gjenopprettet fra: en.wikipedia.org
- Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, GG Chemistry. (2008) Åttende utgave. Cengage Learning.
- Segel IH (1975). Biokjemiske beregninger. Andre. Edition. John Wiley & Sons. INC.
- Kabara E. (2018). Hvordan beregne den sure ioniseringskonstanten. Studere. Gjenopprettet fra: study.com.