Ionisationskonstante

Chemische Struktur der Ionisationskonstante. Quelle: Wikimedia Commons

Was ist Ionisationskonstante?

Der Ionisationskonstante, Konstante der Dissoziation oder Säuregest konstante, es ist eine Eigenschaft, die die Tendenz eines Substanz zur Freisetzung von Wasserstoffionen widerspiegelt. Das heißt, es hängt direkt mit der Kraft einer Säure zusammen.

Je größer der Wert der Dissoziationskonstante (KA), desto größer ist die Freisetzung von Säure -Wasserstoff.

Wenn es um Wasser geht, ist seine Ionisation unter dem Namen "Selbstpropotolyse" oder "Selbst -Iization" bekannt.

Hier gibt ein Wassermolekül ein h⁺ zu einem anderen, produzieren die Ionen h₃ENTWEDER⁺ und oh^-, Wie auf dem Bild überlegen ist.

Die Dissoziation einer sauren Lösung kann wie folgt schematisiert werden:

Ha +h₂o h₃ENTWEDER⁺     +       ZU^-

Wo hat es die Säure repräsentiert, die ionisiert ist, h₃ENTWEDER⁺ zum Hydroniumion und zu^- Ihre konjugierte Basis. Wenn der KA hoch ist, ein Major.

Diese Erhöhung der Säure kann durch Beobachtung einer Änderung des pH -Werts der Lösung bestimmt werden, dessen Wert unter 7 liegt.

Ionisationsbilanz

Die Doppelpfeile in der oberen chemischen Gleichung zeigen, dass ein Gleichgewicht zwischen Reaktanten und Produkten festgelegt wird. Da jedes Gleichgewicht eine Konstante hat, gilt dies auch für die Ionisierung einer Säure und wird wie folgt ausgedrückt:

K = [h₃ENTWEDER⁺][ZU^-]/[Ha] [h₂o]

Thermodynamisch ist Ka -Konstante in Bezug auf Aktivitäten definiert, nicht in Konzentrationen.

In verdünnten wässrigen Lösungen beträgt die Wasseraktivität jedoch etwa 1 und die Aktivitäten des Hydroniumions, der konjugierten Base und der nicht issoziierten Säure liegen nahe an den molaren Konzentrationen.

Kann Ihnen dienen: Tartarsäure

Aus diesen Gründen wurde die Verwendung der Dissoziationskonstante (KA), die die Wasserkonzentration nicht enthält, eingeführt.

Dies ermöglicht die Dissoziation von schwacher Säure.

Ha h⁺     +      ZU^-

Ka = [h⁺][ZU^-] / [Ha]

Ka

Die Dissoziationskonstante (KA) ist eine Form der Expression einer Gleichgewichtskonstante.

Die Konzentrationen der nicht issoziierten Säure, die konjugierte Base und das Wasserstoff oder Wasserstoffion bleiben konstant, sobald der Gleichgewichtszustand erreicht ist. Andererseits sind die Konjugat -Basenkonzentration und das Hydroniumion genau gleich.

Seine Werte sind in Kräften von 10 mit negativen Exponenten angegeben, so dass ein einfacherer und überschaubarer KA -Ausdruck eingeführt wurde, den sie PKA nannten.

pka = - log ka

PKA wird üblicherweise als Säure -Dissoziationskonstante bezeichnet. Der Wert von PKA ist ein klarer Hinweis auf die Kraft einer Säure.

Diese Säuren mit einem niedrigeren oder mehr negativen PKA -Wert als -1,74 (Hydroniumionen -PKA) werden als starke Säuren angesehen. Während Säuren mit einer PKA von mehr als -1,74 als nicht -strongige Säuren angesehen werden.

Henderson-Haselbalch-Gleichung

Aus KAs Ausdruck wird eine Gleichung abgeleitet, die sich aus dem immensen Nutzen bei analytischen Berechnungen ergibt.

Ka = [h⁺][ZU^-] / [Ha]

Logarithmen nehmen,

log ka = log h⁺  +   log a^-   -   log ha

Und Löschen von Protokoll h⁺:

-log H = - Log Ka + log a^-   -   log ha

Verwenden Sie dann die Definitionen von PH und PKA und gruppieren sich neu: Begriffe:

Es kann Ihnen dienen: Hydrors

PH = PKA + log (a^- / Ha)

Dies ist die berühmte Henderson-Haselbalch-Gleichung.

Verwenden

Die Gleichung von Henderson-Hasselbachs wird verwendet, um den pH-Wert von Stoßdämpferlösungen abzuschätzen.

Wenn die Konjugat -Basenkonzentration gleich der Säurekonzentration ist, ist die Beziehung zwischen den Konzentrationen beider Begriffe gleich 1 und daher ist sein Logarithmus gleich 0.

Infolgedessen pH = PKA ist dies sehr wichtig, da in dieser Situation die Dämpfungseffizienz maximal ist.

Der pH -Bereich wird normalerweise dorthin geleitet.

Ionisation Konstante Übungen

Übung 1

Die verdünnte Lösung einer schwachen Säure hat im Gleichgewicht die folgenden Konzentrationen: Nicht dissoziierte Säure = 0,065 m und konjugierte Basenkonzentration = 9 · 10^-4 M. Berechnen Sie den Ka und PKA der Säure.

Die Konzentration von Wasserstoff oder Hydroniumion entspricht der Konzentration der konjugierten Base, da sie aus der Ionisierung derselben Säure stammen.

Ersetzen der Gleichung:

Ka = [h⁺][ZU^-] / Ha

Ersetzen in der Gleichung durch ihre jeweiligen Werte:

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

= 1,246 · 10^-5

Und dann seine PKA berechnen

pka =- log ka

= - log 1,246 · 10 log log^-5

= 4,904

Übung 2

Eine schwache Säure mit einer Konzentration von 0,03 m hat eine Dissoziationskonstante (Ka) = 1,5 · 10^-4. Berechnen Sie: a) pH von wässriger Lösung; b) den Säuregegleiter von Säure.

Im Gleichgewicht beträgt die Säurekonzentration gleich (0,03 m - x), was x die Menge an Säure ist, die dissoziiert. Daher beträgt die Konzentration von Wasserstoff oder Hydroniumion X sowie die Konjugat -Basenkonzentration.

Es kann Ihnen dienen: Calciumphosphat (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h⁺][ZU^-] / [Ha] = 1,5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

Und [ha] = 0,03 m - x. Der kleine Wert des KA zeigt an, dass die Säure wahrscheinlich sehr wenig war, also ist (0,03 m - x) ungefähr 0,03 m.

Ersetzen in KA:

1,5 · 10^-6 = x² /3 · 10^-2

X² = 4,5 · 10^-8 M²

x = 2,12 x 10^-4 M

Und als x = [h⁺]

PH = - log [h⁺]

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

pH = 3.67

Und schließlich in Bezug auf den Ionisationsgrad: Es kann durch den folgenden Ausdruck berechnet werden:

[H⁺] oder ein^-] / Ha] x 100%

(2.12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) X 100%

0,71%

Übung 3

Berechnung des KA aus dem Ionisationsprozentsatz einer Säure, da er weiß, dass er um 4,8% aus einer anfänglichen Konzentration von 1,5 · 10 ionisiert ist^-3 M.

Um die Menge zu berechnen, wird die Säuresäure 4,8% bestimmt.

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

= 7,2 x 10^-5 M

Diese Menge an ionisierter Säure entspricht der Konzentration der Konjugatbase und der Konzentration des Wasserstoff- oder Wasserstoffionionen im Gleichgewicht.

Die Säurekonzentration im Gleichgewicht = anfängliche Säurekonzentration - die Menge an ionisiertem Säure.

[Ha] = 1,5 · 10^-3 M - 7,2 · 10^-5 M

= 1,428 x 10^-3 M

Und dann die gleichen Gleichungen lösen

Ka = [h⁺][ZU^-] / [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

Verweise

1. Dissoziationskonstante. Chem erholt sich.Librettexts.Org
2. Dissoziationskonstante. Abgerufen von.Wikipedia.Org
3. Whitten, k. W., Davis, r. UND., Peck, l. P. Und Stanley, G. G. (2008). Chemie. Cengage Lernen.
4. Segel i. H. (1975). Biochemische Berechnungen.