Acid Dissociation Constant: Ka Definition

Syredissociationskonstanten är jämviktskonstanten för dissocieringsreaktion av en syra och betecknas av K_en. Denna jämviktskonstant är ett kvantitativt mått på styrkan hos en syra i en lösning. K_en uttrycks vanligen i enheter av mol / L. Det finns tabeller över sura dissociationskonstanter, för enkel referens. För en vattenlösning, den allmänna formen av jämvikt reaktion är:

HA + H₂O ⇆ A^- + H₃O⁺

där HA är en syra som dissocierar i konjugatbasen av syran A^- och en vätejon som kombineras med vatten för att bilda hydroniumjon H₃O⁺. När koncentrationerna av HA, A^-och H₃O⁺ förändras inte längre med tiden, reaktionen är i jämvikt och dissociationskonstanten kan beräknas:

K_en = [A^-] [H₃O⁺] / [HA] [H₂O]

där de fyrkantiga parenteserna indikerar koncentration. Om inte en syra är extremt koncentrerad, förenklas ekvationen genom att hålla koncentrationen av vatten som en konstant:

HA ⇆ A^- + H⁺
K_en = [A^-] [H⁺]/[HA]

Syredissociationskonstanten är också känd som surhetskonstant eller syrajoniseringskonstant.

Ett relaterat värde är pK_en, som är logaritminsyra-dissociationskonstanten:

pK_en = -log₁₀K_en

K_en kan användas för att mäta jämviktsläget:

• Om K_en är stor, bildandet av produkterna från dissociationen föredras.
• Om K_en är liten, den olösta syran föredras.

K_en kan användas för att förutsäga styrkan hos en syra:

• Om K_en är stor (pK_en är liten) detta betyder att syran oftast är dissocierad, så syran är stark. Syror med en pK_en mindre än cirka -2 är starka syror.
• Om K_en är liten (pK_en är stor), har liten dissociation inträffat, så syran är svag. Syror med en pK_en i intervallet -2 till 12 i vatten är svaga syror.

K_en är ett bättre mått på styrkan hos en syra än pH eftersom tillsats av vatten till en sur lösning inte förändrar dess sura jämviktskonstant utan förändrar H⁺ jonkoncentration och pH.

Syredissociationskonstanten, K_en av syra HB är:

HB (aq) ↔ H⁺(aq) + B^-(Aq)
K_en = [H⁺] [B^-] / [HB]

För dissociation av etansyra:

CH₃COOH_(Aq) + H₂O_(L) = CH₃KUTTRA^-_(Aq) + H₃O⁺_(Aq)
K_en = [CH₃KUTTRA^-_(Aq)] [H₃O⁺_(Aq)] / [CH₃COOH_(Aq)]

Den sura dissociationskonstanten kan hittas eftersom pH är känt. Till exempel:

Beräkna syredisociationskonstanten K_en för en 0,2 M vattenlösning av propionsyra (CH₃CH₂CO₂H) som visar sig ha ett pH-värde av 4,88.

För att lösa problemet skriver du först den kemiska ekvationen för reaktionen. Du bör kunna känna igen propionsyra är en svag syra (eftersom det inte är en av starka syror och det innehåller väte). Det är dissociation i vatten är:

CH₃CH₂CO₂H + H₂ ⇆ H₃O⁺ + CH₃CH₂CO₂^-

Sätt upp en tabell för att hålla reda på de ursprungliga förhållandena, förändringar i förhållanden och jämviktskoncentrationen för arten. Detta kallas ibland ett ICE-bord:

x = [H₃O⁺

Använd nu pH-formeln:

pH = -log [H₃O⁺]
-pH = logg [H₃O⁺] = 4.88
[H₃O⁺ = 10^-4.88 = 1,32 x 10^-5

Anslut detta värde för x för att lösa för K_en:

K_en = [H₃O⁺] [CH₃CH₂CO₂^-] / [CH₃CH₂CO₂H]
K_en = x² / (0,2 - x)
K_en = (1,32 x 10)^-5)² / (0,2 - 1,32 x 10^-5)
K_en = 8,69 x 10^-10