Rūgšties disociacijos konstanta yra pusiausvyros konstanta disociacijos reakcija iš rūgšties ir žymimas Ka. Ši pusiausvyros konstanta yra kiekybinis rūgšties stiprumo tirpale matas. Ka paprastai išreiškiamas mol / L vienetais. Yra rūgšties disociacijos konstantų lentelės, dėl lengvos nuorodos. Vandeniniam tirpalui - bendra pusiausvyros forma reakcija yra:
HA + H2O ⇆ A- + H3O+
kur HA yra rūgštis, kuri disocijuojasi su rūgšties A konjuguota baze- ir vandenilio joną, kuris susijungia su vandeniu ir sudaro hidronio joną H3O+. Kai HA, A koncentracijos-ir H3O+ laikui bėgant nebesikeičia, reakcija yra pusiausvyroje ir disociacijos konstantą galima apskaičiuoti:
Ka = [A-] [H3O+] / [HA] [H2O]
kur skliausteliuose nurodoma koncentracija. Jei rūgštis nėra ypač koncentruota, lygtis supaprastinama laikant vandens koncentraciją kaip pastovią:
HA ⇆ A- + H+
Ka = [A-] [H+] / [HA]
Rūgščių disociacijos konstanta taip pat žinoma kaip rūgštingumo konstanta arba rūgšties jonizacijos konstanta.
Susiję Ka ir pKa
Susijusi vertė yra pKa, kuri yra logaritminės rūgšties disociacijos konstanta:
pKa = -log10Ka
Ka ir pKa panaudojimas rūgščių pusiausvyrai ir stiprumui numatyti
Ka gali būti naudojamas pusiausvyros padėčiai išmatuoti:
- Jei Ka yra didelis, pirmenybė teikiama disociacijos produktų susidarymui.
- Jei Ka yra mažas, pirmenybė teikiama neištirpusiai rūgščiai.
Ka gali būti naudojamas numatyti rūgšties stiprumas:
- Jei Ka yra didelis (pKa yra maža), tai reiškia, kad rūgštis daugiausia yra atsiskyrusi, todėl rūgštis yra stipri. Rūgštys su pKa mažiau nei maždaug -2 yra stipriųjų rūgščių.
- Jei Ka yra mažas (pKa yra didelis), įvyko mažai disociacijos, todėl rūgštis silpna. Rūgštys su pKa vandenyje nuo -2 iki 12 yra silpnos rūgštys.
Ka yra geresnis rūgšties stiprumo matas nei pH nes pridedant vandens į rūgštinį tirpalą jo rūgščių pusiausvyros konstanta nekinta, bet keičia H+ jonų koncentracija ir pH.
Ka pavyzdys
Rūgšties disociacijos konstanta, Ka iš rūgšties HB yra:
HB (aq) ↔ H+(aq) + B-(aq)
Ka = [H+] [B-] / [HB]
Etano rūgšties disociacijai:
CH3COOH(aq) + H2O(l) = CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
Ka = [CH3COO-(aq)] [H3O+(aq)] / [CH3COOH(aq)]
Rūgščių disociacijų konstanta nuo pH
Gali būti nustatyta rūgšties disociacijos konstanta, jei žinomas pH. Pavyzdžiui:
Apskaičiuokite rūgšties disociacijos konstantą Ka 0,2 M vandeniniam propiono rūgšties tirpalui (CH3CH2CO2H) kurio pH vertė yra 4,88.
Norėdami išspręsti problemą, pirmiausia parašykite cheminę reakcijos lygtį. Turėtumėte sugebėti atpažinti propiono rūgštį silpna rūgštis (nes tai nėra viena iš stiprios rūgštys ir jame yra vandenilio). Tai disociacija vandenyje yra:
CH3CH2CO2H + H2 ⇆ H3O+ + CH3CH2CO2-
Sudarykite lentelę, kad galėtumėte sekti pradines sąlygas, sąlygų pokyčius ir rūšių pusiausvyros koncentraciją. Tai kartais vadinama ICE lentele:
| CH3CH2CO2H | H3O+ | CH3CH2CO2- | |
| Pradinė koncentracija | 0,2 M | 0 M | 0 M |
| Koncentracijos pokytis | -x M | + x M | + x M |
| Pusiausvyros koncentracija | (0,2 - x) M | x M | x M |
x = [H3O+
Dabar naudok pH formulė:
pH = -log [H3O+]
-pH = log [H3O+] = 4.88
[H3O+ = 10-4.88 = 1,32 x 10-5
Įjunkite šią x vertę, kad išspręstumėte Ka:
Ka = [H3O+] [CH3CH2CO2-] / [CH3CH2CO2H]
Ka = x2 / (0,2 - x)
Ka = (1,32 x 10-5)2 / (0,2–1,32 x 10-5)
Ka = 8,69 x 10-10