Syradissociationskonstant

Den aktuella versionen av sidan har ännu inte granskats av erfarna bidragsgivare och kan skilja sig väsentligt från versionen som granskades den 31 augusti 2021; kontroller kräver 68 redigeringar .

Syradissociationskonstant Ka (även känd som surhetskonstant ) är jämviktskonstanten för reaktionen av dissociation av en syra till en vätekatjon och en anjon av en syrarest . För flerbasiska syror, vars dissociation sker i flera steg, arbetar de med separata konstanter för olika dissociationsstadier, och betecknar dem som K a1 , K a2 , etc. Ju större värde Ka är, desto fler molekyler dissocierar i lösningen och därför är syran starkare.

Beräkningsexempel

Monobasisk syra

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

där A - är symbolen för syraanjonen, [HA] är jämviktskoncentrationen i lösningen av HA-partikeln.

Dibasisk syra

Reaktion	K a
$H_2A = H^+ + HA^-$	$K_{a1} = {\left[ H^+ \right] \left[ HA^- \right] \över \left[ H_2A \right]}$
$HA^- = H^+ + A^{2-}$	$K_{a2} = {\left[ H^+ \right] \left[ A^{2-} \right] \över \left[ HA^- \right]}$

Koncentrationen av [H 2 A] som förekommer i uttrycken är jämviktskoncentrationen av den odissocierade syran, och inte den initiala koncentrationen av syran före dess dissociation.

pKa och pH- värden

Oftare, istället för själva dissociationskonstanten (surhetskonstanten), används ett värde (en indikator på surhetskonstanten), som definieras som den negativa decimallogaritmen för själva konstanten , uttryckt i mol / l. pH-värdet kan uttryckas på liknande sätt . $K_{\mathrm {a} }$ $\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $K_{\mathrm {a} }$

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

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

pKa- och pH - värdena är relaterade av Henderson-Hasselbach-ekvationen.

Henderson-Hasselbach-ekvationen

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

Ekvationstransformation

Låta

$c$ - initial molär koncentration av syra

$\alpha \approx {\sqrt {K_{a} \över c))$ — grad av dissociation

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

Låt oss omvandla ekvationen

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

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

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

Det kan ses att när vi har , då visar det ett värde vid vilket syran dissocierar med hälften. $\alpha =0.5$ ${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $pK_{a}$ ${\ce {pH))$

$\alpha <0,5$	${\ce {pH}}<\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	I en surare miljö minskar syradissociationen	$[A^{-}]<[HA]$
$\alpha =0.5$	${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	Jämvikt mellan koncentrationerna av en syra och dess salt	$[A^{-}]=[HA]$
$\alpha >0,5$	${\ce {pH}}>\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	I en mer alkalisk miljö ökar dissociationen av syran	$[A^{-}]>[HA]$

Ett annat samband mellan pKa och pH

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

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

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

exempel på att hitta pH

Ta reda på pH för en lösning av 0,1 M Na 2 CO 3

pKal ( H2CO3 ) = 6,3696 _

pKa2 ( H2CO3 ) = 10,3298 _

Lösning:

Na2CO3 + H2O \ u003d NaOH + NaHCO3

${\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} }\$

vart vi kommer

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

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

Ett pH-värde > 7 betyder att Na 2 CO 3 -saltet ger en alkalisk miljö

Basdissociationskonstant K b

$\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }=-\lg \left(K_{\mathrm {a} }\right)$ - en indikator på surhetskonstanten (från den engelska syra - syra), som kännetecknar reaktionen av eliminering av en proton från syra HA.

$\mathrm {p} K_{\mathrm {b} }=-\lg \left(K_{\mathrm {b} }\right)$ - en indikator på basicitetskonstanten (från den engelska basen - bas), som kännetecknar reaktionen av tillägget av en proton till basen B.

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

$pK_{{\ce {a}}}+pK_{{\ce {b}}}=14=pK_{{\ce {W}}}(25^{\circ }C)$ är den joniska produkten av vatten

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

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

Dissociationskonstanter för vissa föreningar

Surhet av vatten pKa (H2O ) = 15,74

Ju större pKa , desto mer basisk är föreningen; ju lägre pKa , desto surare är föreningen.

Till exempel, med värdet av pKa , kan det förstås att alkoholer uppvisar grundläggande egenskaper (deras pKa är större än det för vatten), och fenoler uppvisar sura egenskaper.

Dessutom, enligt pK a , kan du ställa in ett antal syrastyrkor som ges i ryska skolböcker

Ett antal styrkor hos syror [1]

	namn	Syra	pK al	pK a2	pK a3	$\alpha _{1}$ vid С = 1 mol/l, %
Stark syror	Hydrojod	HEJ	-tio			100
	Klorsyra	HClO4 _	-tio			100
	Hydrobromid	HBr	-9			100
	Salt (saltsyra)	HCl	-7			100
	svavel-	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
	Kväve	HNO3 _	-1.4			96,31
	Klor	HClO3 _	-ett			91,61
	Jod	HIO 3	0,8			32,67
Medium syror	Sulfamic	NH2SO3H _ _ _ _	0,99			27.28
	ängssyra	H2C2O4 _ _ _ _ _	1,42	4,27		17,69
	Jod	H5IO6 _ _ _	1.6			14,64
	Fosfor	H3PO3 _ _ _	1.8	6.5		11,82
	svavelhaltig	H2SO3 _ _ _	1,92	7.20		10.38
	Hydrosulfat	HSO 4- _	1,92			10.38
	Fosfor	H3PO2 _ _ _	2.0			9,51
	Klorid	HClO2 _	2.0			9,51
	Fosforsyra	H3PO4 _ _ _	2.1	7.12	12.4	8,52
	Hexaqua järn(III) katjon	[ 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
	talrig	H2TeO3 _ _ _	2.7	7.7		4,37
	Fluorväte (fluorväte)	HF	3			3.11
	Tellurisk	H 2 Te	3	12.16		3.11
Svag syror	kvävehaltig	HNO 2	3,35			2.09
	Ättik	CH3COOH _ _	4,76			0,4160
	Hexaaquaaluminium(III) katjon	[Al( H2O ) 6 ] 3+	4,85			0,3751
	Kol	H2CO3 _ _ _	6,37	10.33		0,0653
	Vätesulfid	H 2 S	6,92	13		0,0347
	divätefosfat	H2PO4- _ _ _ _	7.12	12.4		0,0275
	hypoklor	HClO	7,25			0,0237
	orthogermanium	H 4 GeO 4	8.6	12.7		0,0050
	Bromös	HBrO	8.7			0,0045
	orthotellurisk	H 6 TeO 6	8.8	elva	femton	0,0040
	Arsenik	H 3 AsO 3	9.2			0,0025
	Hydrocyanisk (hydrocyanisk)	HCN	9.21			0,0025
	ortoborn	H3BO3 _ _ _	9.24			0,0024
	Ammonium	NH4 + _	9.25			0,0024
	Ortokisel	H4SiO4 _ _ _	9.5	11.7	12	0,0018
	Bikarbonat	HCO 3 2-	10.4			6,31*10^-4
	Jodhaltiga	HIO	11.0			3,16*10^-4
	Väteperoxid	H2O2 _ _ _	11.7			1,41*10^-4
	Hydrofosfat	HPO 4 2-	12.4			6,31*10^-5
	Hydrosulfat	HS- _	14,0			1*10^-5
	Vatten	H2O _ _	15.7	21		1,41*10^-6
Grunder	Hydroxid	åh- _	21			3,16*10^-9
	Fosfin	PH 3	27			0
	Ammoniak	NH3 _	33			0
	Metan	CH 4	34			0
	Väte	H2 _	38,6			0

Se även

Anteckningar

↑ Primchem 2002 . Hämtad 14 oktober 2021. Arkiverad från originalet 23 oktober 2021. (ryska)