Syredissociationskonstant

Den aktuelle version af siden er endnu ikke blevet gennemgået af erfarne bidragydere og kan afvige væsentligt fra den version , der blev gennemgået den 31. august 2021; checks kræver 68 redigeringer .

Syredissociationskonstant Ka (også kendt som surhedskonstant ) er ligevægtskonstanten for reaktionen af dissociation af en syre til en hydrogenkation og en anion af en syrerest . For polybasiske syrer, hvis dissociation foregår i flere trin, opererer de med separate konstanter for forskellige dissociationsstadier, der betegner dem som K a1 , K a2 osv. Jo større værdien af Ka er , jo flere molekyler dissocierer i opløsning og derfor er syren stærkere.

Regneeksempler

Monobasisk syre

Reaktion	K a
${\ce {HA <=> A^- + H^+))$	$K_{{\ce {a}}}={\frac {[{\ce {A^-}}][{\ce {H+}}]}{{\ce {[HA]}}} }$

hvor A - er symbolet for syreanionen, [HA] er ligevægtskoncentrationen i opløsningen af HA-partiklen.

Dibasisk syre

Reaktion	K a
$H_2A = H^+ + HA^-$	$K_{a1} = {\venstre[ H^+ \højre] \venstre[ HA^- \højre] \over \venstre[ H_2A \højre]}$
$HA^- = H^+ + A^{2-}$	$K_{a2} = {\venstre[ H^+ \højre] \venstre[ A^{2-} \højre] \over \venstre[ HA^- \højre]}$

Koncentrationen af [H2A ] , der optræder i udtrykkene, er ligevægtskoncentrationen af den udissocierede syre og ikke den initiale koncentration af syren før dens dissociering.

pKa og pH - værdier

Oftere, i stedet for selve dissociationskonstanten (surhedskonstanten), bruges en værdi (en indikator for surhedskonstanten), som er defineret som den negative decimallogaritme af selve konstanten , udtrykt i mol/l. pH-værdien kan udtrykkes på samme måde . $K_{\mathrm {a} }$ $\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $K_{\mathrm {a} }$

\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }=-\lg \left(K_{\mathrm {a} }\right)

{\ce {pH}}=-\lg[{\ce {H+}}]

pKa- og pH - værdierne er relateret til Henderson-Hasselbach-ligningen.

Henderson-Hasselbach-ligningen

{\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }+\lg \left(\mathrm {\frac {[A^{-}]}{[HA]}} \ret)

Ligningstransformation

Lade

$c$ - initial molær koncentration af syre

$\alpha \approx {\sqrt {K_{a} \over c))$ — grad af dissociation

${\ce {HA}}$	${\ce {<=>}}$	${\ce {A^-}}$	${\ce {+))$	${\ce {H^+))$
$\mathrm {cc\alpha }$		$\mathrm {c\alpha }$		$\mathrm {c\alpha }$

Lad os transformere ligningen

${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }+\lg \left(\mathrm {\frac {[A^{-}]}{[HA]}} \ret)$

${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }-\lg \left(\mathrm {\frac {c(1-\alpha )}{c\alpha }} \ret)$

${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }-\lg \left(\mathrm {{\frac {1}{\alpha }}-1} \right)$

Det kan ses, at når vi har , så viser det en værdi , hvor syren dissocierer med det halve. $\alpha =0,5$ ${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $pK_{a}$ ${\ce {pH))$

$\alpha <0,5$	${\ce {pH}}<\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	I et mere surt miljø falder syredissociationen	$[A^{-}]<[HA]$
$\alpha =0,5$	${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	Ligevægt mellem koncentrationerne af en syre og dens salt	$[A^{-}]=[HA]$
$\alpha >0,5$	${\ce {pH}}>\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	I et mere basisk miljø øges dissociationen af syren	$[A^{-}]>[HA]$

Et andet forhold mellem pKa og pH

${\ce {HA}}$	${\ce {<=>}}$	${\ce {A^-}}$	${\ce {+))$	${\ce {H^+))$
$\mathrm {cc\alpha }$		$\mathrm {c\alpha }$		$\mathrm {c\alpha }$

$K={[A^{-}][H^{+}] \over [HA]}={[H^{+}]^{2} \over [HA]},\ \ \ [ H^{+}]={\sqrt {\mathrm {K_{a}c} }}$

${\ce {pH}}=-\lg \left(\mathrm {\alpha c} \right)=-\lg \left(\mathrm ({\sqrt {K_{a} \over c)) c} \right)=-\lg \left(\mathrm {\sqrt {K_{a}c}} \right)={-\lg \left(\mathrm {K_{a}} \right)-\lg (\mathrm {c} ) \over 2}$

eksempel på at finde pH

Find pH-værdien af en opløsning af 0,1 M Na 2 CO 3

pKa1 ( H2C03 ) = 6,3696 _

pKa2 ( H2C03 ) = 10,3298 _

Løsning:

Na 2 CO 3 + H 2 O \u003d NaOH + NaHCO 3

${\begin{bmatrix}{\ce {pOH}}={-\lg \left(\mathrm {K_{b)) \right)-\lg(\mathrm {c} ) \over 2}\ \-\lg \left(K_{b}\right)=pK_{b}=14-pK_{a}\\{\ce {pH}}=14-{\ce {pOH}}\end{bmatrix} }\$

hvor vi kommer

${\ce {pH}}=14-{14-{\ce {pK}}_{a}\ -\ \lg(\mathrm {c}) \over 2}$

${\ce {pH}}=14-{14-10.3298\ -\ \lg(0.1) \over 2}=11.66$

En pH-værdi > 7 betyder, at Na 2 CO 3 -saltet giver et alkalisk miljø

Basedissociationskonstant K b

$\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }=-\lg \left(K_{\mathrm {a} }\right)$ - en indikator for surhedskonstanten (fra den engelske syre - syre), der karakteriserer reaktionen ved eliminering af en proton fra syre HA.

$\mathrm {p} K_{\mathrm {b} }=-\lg \left(K_{\mathrm {b} }\right)$ - en indikator for basicitetskonstanten (fra den engelske base - base), der karakteriserer reaktionen ved tilsætning af en proton til basen B.

Reaktion	K
${\ce {HA <=> A^- + H^+))$	$K_{{\ce {a}}}={\frac {[{\ce {A^-}}][{\ce {H+}}]}{{\ce {[HA]}}} }$
${\mathsf {B+H_{2}O}}\rightleftharpoons {\mathsf {BH^{+}+OH^{-}}}$	$K_{b}={\frac {[{\mathsf {BH^{+}}}]\cdot [{\mathsf {OH^{-}}}]}{[{\mathsf {B}} ]}}$

$pK_{{\ce {a}}}+pK_{{\ce {b}}}=14=pK_{{\ce {W}}}(25^{\circ }C)$ er det ioniske produkt af vand

$pK_{{\ce {a}}}=14-pK_{{\ce {b}}}$

${\displaystyle pK_{{\ce {BH^+))}=14-pK_({\ce {B))))$

Dissociationskonstanter for nogle forbindelser

Vandets surhed pKa (H 2 O) = 15,74

Jo større pKa , jo mere basisk er forbindelsen; jo lavere pKa , jo mere sur er forbindelsen.

For eksempel ved værdien af pKa kan det forstås, at alkoholer udviser basiske egenskaber (deres pKa er større end vands), og phenoler udviser sure egenskaber.

Også ifølge pK a kan du indstille en række syrestyrker givet i russiske skolebøger

En række styrker af syrer [1]

	Navn	Syre	pK al	pK a2	pK a3	$\alpha _{1}$ ved С = 1 mol/l, %
Stærk syrer	Hydrojod	HEJ	-ti			100
	Klorsyre	HClO 4	-ti			100
	Hydrobromsyre	HBr	-9			100
	Salt (salt)	HCl	-7			100
	svovlsyre	H2SO4 _ _ _	-3	1,92		99,90
	Selenisk	H 2 SeO 4	-3	1.9		99,90
	Hydronium	H3O + _ _	-1,74	15,74	21	98,24
	Nitrogen	HNO3 _	-1.4			96,31
	Klor	HClO 3	-en			91,61
	Jod	HIO 3	0,8			32,67
Medium syrer	Sulfamisk	NH2SO3H _ _ _ _	0,99			27.28
	syre	H2C2O4 _ _ _ _ _	1,42	4,27		17,69
	Jod	H5IO6 _ _ _	1.6			14,64
	Fosfor	H3PO3 _ _ _	1.8	6.5		11,82
	svovlholdige	H2SO3 _ _ _	1,92	7,20		10.38
	Hydrosulfat	HSO 4- _	1,92			10.38
	Fosfor	H3PO2 _ _ _	2.0			9,51
	Chlorid	HClO2 _	2.0			9,51
	Fosforholdigt	H3PO4 _ _ _	2.1	7.12	12.4	8,52
	Hexaqua jern(III) kation	[Fe ( H2O ) 6 ] 3+	2.22			7,47
	Arsenik	H 3 AsO 4	2,32	6,85	11.5	6,68
	selenist	H 2 SeO 3	2.6	7.5		4,89
	fortællende	H2TeO3 _ _ _	2.7	7.7		4,37
	Flussyre (fluorsyre)	HF	3			3.11
	Tellurisk	H2Te _ _	3	12.16		3.11
Svag syrer	nitrogenholdige	HNO 2	3,35			2.09
	Eddikesyre	CH3COOH _ _	4,76			0,4160
	Hexaaquaaluminium(III)-kation	[Al( H20 ) 6 ] 3+	4,85			0,3751
	Kul	H2CO3 _ _ _	6,37	10.33		0,0653
	Svovlbrinte	H2S _ _	6,92	13		0,0347
	dihydrogenphosphat	H2PO4- _ _ _ _	7.12	12.4		0,0275
	hypoklor	HClO	7,25			0,0237
	orthogermanium	H 4 GeO 4	8.6	12.7		0,0050
	Bromøs	HBrO	8.7			0,0045
	orthotellurisk	H 6 TeO 6	8.8	elleve	femten	0,0040
	Arsenik	H 3 AsO 3	9.2			0,0025
	Hydrocyanisk (hydrocyanisk)	HCN	9.21			0,0025
	orthoborn	H3BO3 _ _ _	9,24			0,0024
	Ammonium	NH4 + _	9,25			0,0024
	Orthosilicium	H4SiO4 _ _ _	9.5	11.7	12	0,0018
	Bikarbonat	HCO 3 2-	10.4			6,31*10^-4
	Jodholdig	HIO	11,0			3,16*10^-4
	Brintoverilte	H2O2 _ _ _	11.7			1,41*10^-4
	Hydrophosphat	HPO 4 2-	12.4			6,31*10^-5
	Hydrosulfat	HS- _	14,0			1*10^-5
	Vand	H2O _ _	15.7	21		1,41*10^-6
Fundamenter	Hydroxid	åh- _	21			3,16*10^-9
	Fosfin	PH 3	27			0
	Ammoniak	NH3 _	33			0
	Metan	CH 4	34			0
	Brint	H2 _	38,6			0

Se også

Noter

↑ Primchem 2002 . Hentet 14. oktober 2021. Arkiveret fra originalen 23. oktober 2021. (Russisk)