的电离常数,解离常数或酸度常数是反映的物质释放氢离子的倾向的属性; 即,它与酸的强度直接相关。离解常数(Ka)的值越高,酸释放的氢离子越多。
例如,当涉及到水时,其电离被称为“自质子分解”或“自电离”。在这里,一个水分子放弃的H +到另一个生产轰3 ö +和OH -离子,如下图所示。
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酸从水溶液中的解离可以通过以下方式概述:
HA + H 2 O <=> H 3 O + + -
其中HA表示被离子化的酸,H 3 ö +水合氢离子,和A -及其共轭碱。如果Ka高,则更多的HA将解离,因此将有更高浓度的水合氢离子。可以通过观察溶液的pH值低于7来确定酸度的增加。
电离平衡
上方化学方程式中的双箭头表示在反应物和产物之间建立了平衡。由于每个平衡都有一个常数,酸的电离也会发生同样的情况,其表示如下:
K = /
在热力学上,常数Ka是根据活度而不是浓度来定义的。但是,在稀水溶液中,水的活度约为1,水合氢离子,共轭碱和未离解的酸的活度接近其摩尔浓度。
由于这些原因,引入了不包括水浓度的解离常数(ka)。这允许以较简单的方式图解弱酸解离,并且解离常数(Ka)以相同形式表示。
HA <=> ^ h + + A -
钾= /
K a
离解常数(Ka)是平衡常数的表达形式。
一旦达到平衡条件,未解离的酸,共轭碱和水合氢离子或氢离子的浓度保持恒定。另一方面,共轭碱的浓度和水合氢离子的浓度完全相同。
它们的值以10的幂和负指数给出,因此引入了Ka表达的一种更简单且更易于管理的形式,他们称为pKa。
pKa =-对数Ka
PKa通常称为酸解离常数。pKa值清楚地表明了酸的强度。
pKa值小于或大于-1.74(水合氢离子的pKa)为负的酸被视为强酸。pKa大于-1.74的酸被认为是非强酸。
亨德森-哈塞尔巴尔奇方程
从Ka表达式得出的方程式在解析计算中非常有用。
钾= /
以对数
日志嘉=登录ħ + +登录甲- - HA登录
并求解log H +:
-log H = -日志嘉+日志甲- - HA登录
然后使用pH和pKa的定义以及重新组合的术语:
pH值= pKa值+日志(A - / HA)
这是著名的亨德森-哈塞尔巴尔奇方程。
用
Henderson-Hasselbach方程用于估计缓冲液的pH值,以及共轭碱和酸的相对浓度如何影响pH值。
当共轭碱的浓度等于酸的浓度时,两个项的浓度之间的关系等于1;否则,两者的关系等于1。因此其对数等于0。
结果,pH = pKa,这非常重要,因为在这种情况下,缓冲效率最高。
通常采用最大缓冲能力的pH区域,即pH = pka±1 pH单位。
电离常数练习
练习1
弱酸的稀溶液在平衡时具有以下浓度:未解离的酸= 0.065 M,共轭碱浓度= 9·10 -4M。计算该酸的Ka和pKa。
氢离子或水合氢离子的浓度等于共轭碱的浓度,因为它们来自相同酸的电离。
代入等式:
钾= / HA
用方程式替换它们各自的值:
Ka =(9 10 -4 M)(9 10 -4 M)/ 65 10 -3 M
= 1,246 10 -5
然后计算它的pKa
pKa =-对数Ka
=-记录1,246 10 -5
= 4,904
练习2
浓度为0.03 M的弱酸的解离常数(Ka)= 1.5·10 -4。计算:a)水溶液的pH;b)酸的电离度。
在平衡状态下,酸的浓度等于(0.03 M-x),其中x是解离的酸量。因此,氢或水合氢离子的浓度为x,共轭碱的浓度也为x。
Ka = / = 1.5 10 -6
= = x
Y = 0.03 M-x。Ka的小值表明酸可能解离的非常少,因此(0.03 M-x)大约等于0.03M。
替换为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
由于x =
pH =-对数
=-日志
pH = 3.67
最后,关于电离度:可以使用以下表达式计算:
o / HA] x 100%
(2.12 10 -4 / 3 10 -2)x 100%
0.71%
练习3
我知道酸从初始浓度1.5·10 -3 M 离子化了4.8%,从酸的离子化百分比计算了Ka 。
为了计算离子化的酸的量,需要确定其4.8%。
电离量= 1.5·10 -3 M(4.8 / 100)
= 7.2 x 10 -5百万
该离子化酸的量等于平衡时共轭碱的浓度和水合氢或氢离子的浓度。
平衡酸浓度=初始酸浓度-电离酸的量。
= 1.5 10 -3 M-7.2 10 -5 M
= 1428×10 -3中号
然后用相同的方程式求解
钾= /
Ka =(7.2·10 -5 M x 7.2·10 -5 M)/ 1.428·10 -3 M
= 3.63 x 10 -6
pKa =-对数Ka
=-记录3.63 x 10 -6
= 5.44
参考文献
- 化学LibreTexts。(科幻)。离解常数。从以下位置恢复:chem.libretexts.org
- 维基百科。(2018)。离解常数。从以下位置恢复:en.wikipedia.org
- 惠特(Whitten),KW,戴维斯(Davis),稀土(RE),佩克(Peck),LP和斯坦利(Stanley),GG化学。(2008)第八版。圣智学习。
- Segel IH(1975)。生化计算。2号 版。约翰·威利父子。INC。
- Kabara E.(2018年)。如何计算酸电离常数。研究。摘自:study.com。