Sav disszociációs állandó

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. augusztus 31-én felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 68 szerkesztést igényelnek .

A Ka sav disszociációs állandója (más néven savassági állandó ) a sav hidrogénkationná és egy savmaradék anionjává történő disszociációjának egyensúlyi állandója . A többbázisú savak esetében, amelyek disszociációja több lépcsőben megy végbe, a disszociáció különböző szakaszaihoz külön állandókkal operálnak, jelölve őket K a1 , K a2 stb.-ként. Minél nagyobb a K a értéke , annál több molekula disszociál az oldatban és ezért a sav erősebb .

Számítási példák

Egybázisú sav

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

ahol A - a savas anion szimbóluma, [HA] a HA részecske oldatának egyensúlyi koncentrációja.

Kétbázisú sav

Reakció	K a
$H_2A = H^+ + HA^-$	$K_{a1} = {\bal[ H^+ \jobbra] \balra[ HA^- \jobbra] \over \balra[ H_2A \jobbra]}$
$HA^- = H^+ + A^{2-}$	$K_{a2} = {\bal[ H^+ \jobbra] \balra[ A^{2-} \jobbra] \over \balra[ HA^- \jobbra]}$

A kifejezésekben megjelenő [H 2 A] koncentráció a nem disszociált sav egyensúlyi koncentrációja, nem pedig a sav disszociáció előtti kezdeti koncentrációja.

pKa és pH értékek

Gyakrabban maga a disszociációs állandó (savassági állandó) helyett egy értéket használnak (a savassági állandó indikátora), amelyet magának az állandónak a negatív decimális logaritmusaként határoznak meg , mol / l-ben kifejezve. A pH-értéket hasonlóan lehet kifejezni . ${\displaystyle K_{\mathrm {a} ))$ $\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ ${\displaystyle K_{\mathrm {a} ))$

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

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

A pKa és pH értékeket a Henderson-Hasselbach egyenlet kapcsolja össze.

A Henderson-Hasselbach egyenlet

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

Egyenlet transzformáció

Hadd

$c$ - a sav kezdeti moláris koncentrációja

$\alpha \approx {\sqrt {K_{a} \over c))$ — disszociáció foka

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

Alakítsuk át az egyenletet

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

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

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

Látható, hogy ha van , akkor olyan értéket mutat , amelynél a sav felére disszociál. $\alpha =0,5$ ${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $pK_{a}$ ${\ce {pH))$

$\alpha <0,5$	${\ce {pH}}<\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	Savasabb környezetben a sav disszociációja csökken	$[A^{-}]<[HA]$
$\alpha =0,5$	${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	Egy sav és sója koncentrációjának egyensúlya	$[A^{-}]=[HA]$
$\alpha >0,5$	${\ce {pH}}>\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	Lúgosabb környezetben a sav disszociációja fokozódik	$[A^{-}]>[HA]$

Egy másik kapcsolat a pKa és a pH között

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

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

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

példa a pH meghatározására

Határozza meg a 0,1 M Na 2 CO 3 oldat pH-értékét

pKa1 ( H2C03 ) = 6,3696 _

pKa2 ( H2C03 ) = 10,3298 _

Megoldás:

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{bmátrix} }\$

hova jutunk

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

${\ce {pH}}=14-{14-10,3298\ -\ \lg(0,1) \over 2}=11,66$

A 7-nél nagyobb pH-érték azt jelenti, hogy a Na 2 CO 3 só lúgos környezetet ad

Bázisdisszociációs állandó K b

$\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }=-\lg \left(K_{\mathrm {a} }\right)$ - a savassági állandó mutatója (az angol sav - sav szóból), amely a proton HA savból való eltávolításának reakcióját jellemzi.

$\mathrm {p} K_{\mathrm {b} }=-\lg \left(K_{\mathrm {b} }\right)$ - a bázikussági állandó mutatója (az angol bázisból - bázis), amely egy proton B bázishoz való hozzáadásának reakcióját jellemzi.

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

$pK_{{\ce {a}}}+pK_{{\ce {b}}}=14=pK_{{\ce {W}}}(25^{\circ }C)$ a víz ionos terméke

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

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

Egyes vegyületek disszociációs állandói

A víz savassága pKa ( H 2 O) = 15,74

Minél nagyobb a pKa , annál bázikusabb a vegyület; minél alacsonyabb a pKa, annál savasabb a vegyület.

Például a pKa értékéből megérthető , hogy az alkoholok bázikus tulajdonságokat mutatnak ( pKa -értékük nagyobb , mint a vízé), a fenolok pedig savas tulajdonságokat mutatnak.

Ezenkívül a pK a szerint számos, az orosz iskolai tankönyvekben megadott saverősséget beállíthat

A savak számos erőssége [1]

	Név	Sav	pK a1	pK a2	pK a3	$\alpha _{1}$ С = 1 mol/l-nél, %
Erős savak	Hidrojód	SZIA	-tíz			100
	Klóros	HClO 4	-tíz			100
	Hidrobróm	HBr	-9			100
	Só (sósav)	HCl	-7			100
	kénes	H2SO4 _ _ _	-3	1.92		99,90
	Szelén	H 2 SeO 4	-3	1.9		99,90
	Hidronium	H3O + _ _	-1,74	15.74	21	98.24
	Nitrogén	HNO3_ _	-1.4			96.31
	Klór	HClO 3	-egy			91,61
	Jód	HIO 3	0.8			32.67
Közepes savak	Sulfamic	NH2SO3H _ _ _ _	0,99			27.28
	sóska	H 2 C 2 O 4	1.42	4.27		17.69
	Jód	H5IO6 _ _ _	1.6			14.64
	Foszfortartalmú	H3PO3 _ _ _	1.8	6.5		11.82
	kénes	H2SO3 _ _ _	1.92	7.20		10.38
	Hidroszulfát	HSO 4 - _	1.92			10.38
	Foszfortartalmú	H3PO2 _ _ _	2.0			9.51
	Klorid	HClO 2	2.0			9.51
	Foszforos	H3PO4 _ _ _	2.1	7.12	12.4	8.52
	Hexaqua vas(III) kation	[Fe ( H2O ) 6 ] 3+	2.22			7.47
	Arzén	H 3 AsO 4	2.32	6.85	11.5	6.68
	szelenista	H 2 SeO 3	2.6	7.5		4.89
	áruló	H2TeO3 _ _ _	2.7	7.7		4.37
	Hidrofluor (hidrogén-fluor)	HF	3			3.11
	Földi	H 2 Te	3	12.16		3.11
Gyenge savak	nitrogéntartalmú	HNO 2	3.35			2.09
	Ecetes	CH3COOH _ _	4.76			0,4160
	Hexaaquaalumínium(III) kation	[Al( H20 ) 6 ] 3+	4.85			0,3751
	Szén	H2CO3 _ _ _	6.37	10.33		0,0653
	Hidrogén-szulfid	H 2 S	6.92	13		0,0347
	dihidrogén-foszfát	H2PO4- _ _ _ _	7.12	12.4		0,0275
	hipoklóros	HClO	7.25			0,0237
	ortogermánium	H 4 GeO 4	8.6	12.7		0,0050
	Bromos	HBrO	8.7			0,0045
	orthotelluric	H 6 TeO 6	8.8	tizenegy	tizenöt	0,0040
	Arzén	H 3 AsO 3	9.2			0,0025
	Hidrocián (hidrogén-cián)	HCN	9.21			0,0025
	ortoborn	H3BO3 _ _ _	9.24			0,0024
	Ammónium	NH4 + _	9.25			0,0024
	Ortoszilícium	H4SiO4 _ _ _	9.5	11.7	12	0,0018
	Bikarbonát	HCO 3 2-	10.4			6,31*10^-4
	Jódtartalmú	HIO	11.0			3,16*10^-4
	Hidrogén-peroxid	H2O2 _ _ _	11.7			1,41*10^-4
	Hidrofoszfát	HPO 4 2-	12.4			6,31*10^-5
	Hidroszulfát	HS- _	14.0			1*10^-5
	Víz	H2O _ _	15.7	21		1,41*10^-6
Alapok	Hidroxid	oh- _	21			3,16*10^-9
	Foszfin	PH 3	27			0
	Ammónia	NH3_ _	33			0
	Metán	CH 4	34			0
	Hidrogén	H2_ _	38.6			0

Lásd még

Jegyzetek

↑ Primchem 2002 . Letöltve: 2021. október 14. Az eredetiből archiválva : 2021. október 23. (Orosz)