Disociační konstanta kyseliny

Aktuální verze stránky ještě nebyla zkontrolována zkušenými přispěvateli a může se výrazně lišit od verze recenzované 31. srpna 2021; kontroly vyžadují 68 úprav .

Kyselá disociační konstanta Ka (také známá jako konstanta kyselosti ) je rovnovážná konstanta reakce disociace kyseliny na vodíkový kation a anion kyselého zbytku. U vícesytných kyselin, jejichž disociace probíhá v několika stupních, operují se samostatnými konstantami pro různé stupně disociace, označují je jako K a1 , K a2 atd. Čím větší je hodnota K a , tím více molekul disociuje v roztoku. a proto je kyselina silnější.

Příklady výpočtů

Kyselina jednosytná

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

kde A - je symbol aniontu kyseliny, [HA] je rovnovážná koncentrace v roztoku částice HA.

Kyselina dvojsytná

Reakce	K a
$H_2A = H^+ + HA^-$	$K_{a1} = {\left[ H^+ \right] \left[ HA^- \right] \over \left[ H_2A \right]}$
$HA^- = H^+ + A^{2-}$	$K_{a2} = {\left[ H^+ \right] \left[ A^{2-} \right] \over \left[ HA^- \right]}$

Koncentrace [H 2 A] objevující se ve výrazech je rovnovážná koncentrace nedisociované kyseliny, a nikoli počáteční koncentrace kyseliny před její disociací.

Hodnoty pKa a pH

Častěji se místo samotné disociační konstanty (konstanta kyselosti) používá hodnota (ukazatel konstanty kyselosti), která je definována jako záporný dekadický logaritmus samotné konstanty vyjádřený v mol/l. Podobně lze vyjádřit hodnotu pH . $K_{\mathrm {a} }$ $\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $K_{\mathrm {a} }$

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

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

Hodnoty pKa a pH souvisí s Henderson-Hasselbachovou rovnicí.

Henderson-Hasselbachova rovnice

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

Transformace rovnic

Nechat

$c$ - počáteční molární koncentrace kys

$\alpha \approx {\sqrt {K_{a} \over c))$ — stupeň disociace

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

Pojďme transformovat rovnici

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

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

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

Je vidět, že když máme , pak to ukazuje hodnotu, při které se kyselina disociuje na polovinu. $\alpha =0,5$ ${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$ $pK_{a}$ ${\ce {pH))$

$\alpha <0,5$	${\ce {pH}}<\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	V kyselejším prostředí se kyselá disociace snižuje	$[A^{-}]<[HA]$
$\alpha =0,5$	${\ce {pH}}=\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	Rovnováha koncentrací kyseliny a její soli	$[A^{-}]=[HA]$
$\alpha >0,5$	${\ce {pH}}>\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }$	V zásaditějším prostředí se zvyšuje disociace kyseliny	$[A^{-}]>[HA]$

Další vztah mezi pKa a pH

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

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

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

příklad zjištění pH

Najděte pH roztoku 0,1 M Na 2 CO 3

pKal ( H2C03 ) = 6,3696 _

pKa2 ( H2C03 ) = 10,3298 _

Řešení:

Na2C03 + H20 \ u003d NaOH + NaHC03

${\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{bmatrix} }\$

kam se dostaneme

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

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

Hodnota pH > 7 znamená, že sůl Na 2 CO 3 vytváří alkalické prostředí

Základní disociační konstanta K b

$\mathrm {p} K_{\mathrm {a} }=-\lg \left(K_{\mathrm {a} }\right)$ - indikátor konstanty kyselosti (z anglického acid - acid), charakterizující reakci eliminace protonu z kyseliny HA.

$\mathrm {p} K_{\mathrm {b} }=-\lg \left(K_{\mathrm {b} }\right)$ - indikátor konstanty zásaditosti (z angl. base - base), charakterizující reakci adice protonu na bázi B.

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

$pK_{{\ce {a}}}+pK_{{\ce {b}}}=14=pK_{{\ce {W}}}(25^{\circ }C)$ je iontový produkt vody

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

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

Disociační konstanty některých sloučenin

Kyselost vody pKa ( H20 ) = 15,74

Čím větší pKa , tím zásaditější sloučenina; čím nižší pKa , tím kyselejší sloučenina.

Například hodnotou pKa lze chápat, že alkoholy vykazují zásadité vlastnosti (jejich pKa je větší než pKa vody) a fenoly vykazují kyselé vlastnosti.

Také podle pK a můžete nastavit množství kyselin uvedených v ruských školních učebnicích

Řada silných kyselin [1]

	název	Kyselina	pK a1	pK a2	pK a3	$\alpha _{1}$ při С = 1 mol/l, %
Silný kyseliny	Hydrojod	AHOJ	-deset			100
	Chloric	HClO 4	-deset			100
	bromovodík	HBr	-9			100
	Sůl (chlorovodíková)	HCl	-7			100
	sírový	H2SO4 _ _ _	-3	1,92		99,90
	selenickou	H2Se04 _ _ _	-3	1.9		99,90
	Hydronium	H3O + _ _	-1,74	15,74	21	98,24
	Dusík	HNO3 _	-1.4			96,31
	Chlór	HClO3 _	-jeden			91,61
	Jód	HIO 3	0,8			32,67
Střední kyseliny	Sulfamický	NH2SO3H _ _ _ _	0,99			27.28
	šťovík	H2C204 _ _ _ _ _	1.42	4.27		17,69
	Jód	H5IO6 _ _ _	1.6			14,64
	Fosfor	H3PO3 _ _ _	1.8	6.5		11,82
	sirný	H2SO3 _ _ _	1,92	7.20		10.38
	Hydrosulfát	HSO 4- _	1,92			10.38
	Fosfor	H3PO2 _ _ _	2,0			9.51
	Chlorid	HCl02 _	2,0			9.51
	Fosforický	H3PO4 _ _ _	2.1	7.12	12.4	8,52
	Hexaqua železitý (III) kationt	[Fe ( H20 ) 6 ] 3+	2.22			7.47
	Arsen	H3AsO4 _ _ _	2.32	6,85	11.5	6.68
	selenista	H2Se03 _ _ _	2.6	7.5		4,89
	výmluvný	H2TeO3 _ _ _	2.7	7.7		4.37
	fluorovodíková (fluorovodíková)	HF	3			3.11
	telurický	H 2 Te	3	12.16		3.11
Slabý kyseliny	dusíkaté	HNO 2	3.35			2.09
	octová	CH3COOH _ _	4.76			0,4160
	Hexaaquaaluminium(III) kationt	[Al( H20 ) 6 ] 3+	4,85			0,3751
	Uhlí	H2CO3 _ _ _	6.37	10.33		0,0653
	Sirovodík	H 2 S	6,92	13		0,0347
	dihydrogenfosfát	H2PO4- _ _ _ _	7.12	12.4		0,0275
	chlorný	HC1O	7.25			0,0237
	ortogermanium	H 4 GeO 4	8.6	12.7		0,0050
	Bromous	HBrO	8.7			0,0045
	orthotelluric	H6TeO6 _ _ _	8.8	jedenáct	patnáct	0,0040
	Arsen	H3AsO3 _ _ _	9.2			0,0025
	kyanovodíkový (hydrokyanický)	HCN	9.21			0,0025
	ortoborn	H3BO3 _ _ _	9.24			0,0024
	Ammonium	NH4 + _	9.25			0,0024
	Ortosilikon	H4SiO4 _ _ _	9.5	11.7	12	0,0018
	Bikarbonát	HCO 3 2-	10.4			6,31*10^-4
	Jódový	HIO	11.0			3,16*10^-4
	Peroxid vodíku	H2O2 _ _ _	11.7			1,41*10^-4
	Hydrofosfát	HPO 4 2-	12.4			6,31*10^-5
	Hydrosulfát	HS- _	14.0			1*10^-5
	Voda	H2O _ _	15.7	21		1,41*10^-6
základy	Hydroxid	oh- _	21			3,16*10^-9
	Fosfin	PH 3	27			0
	Amoniak	NH3 _	33			0
	Metan	CH 4	34			0
	Vodík	H2 _	38.6			0

Viz také

Poznámky

↑ Primchem 2002 . Získáno 14. října 2021. Archivováno z originálu dne 23. října 2021. (Ruština)