Η σταθερά διάστασης οξέος είναι η σταθερά ισορροπίας του αντίδραση διάστασης ενός οξύ και συμβολίζεται με το Κένα. Αυτή η σταθερά ισορροπίας είναι ένα ποσοτικό μέτρο της αντοχής ενός οξέος σε ένα διάλυμα. κένα εκφράζεται συνήθως σε μονάδες mol / L. Υπάρχουν πίνακες σταθερών διάστασης οξέος, για εύκολη αναφορά. Για ένα υδατικό διάλυμα, η γενική μορφή της ισορροπίας αντίδραση είναι:
ΗΑ + Η2O ⇆ A- + Η3Ο+
όπου το ΗΑ είναι ένα οξύ το οποίο διασπάται στη συζευγμένη βάση του οξέος Α- και ένα ιόν υδρογόνου που συνδυάζεται με νερό για να σχηματίσει το ιόν υδρογόνου Η3Ο+. Όταν οι συγκεντρώσεις ΗΑ, Α-, και Η3Ο+ δεν αλλάζουν πλέον με το χρόνο, η αντίδραση είναι σε ισορροπία και η σταθερά διάστασης μπορεί να υπολογιστεί:
κένα = [Α-] [Η3Ο+] / [ΗΑ] [Η2O]
όπου οι αγκύλες δείχνουν συγκέντρωση. Εκτός εάν ένα οξύ είναι εξαιρετικά συμπυκνωμένο, η εξίσωση απλοποιείται διατηρώντας τη συγκέντρωση νερού ως σταθερά:
HA ⇆ Α- + Η+
κένα = [Α-] [Η+] / [HA]
Η σταθερά διάστασης οξέος είναι επίσης γνωστή ως σταθερά διάστασης οξέος σταθερότητα οξύτητας ή σταθερά ιονισμού.
Σχετικά με τα Ka και pKa
Μια σχετική αξία είναι pKένα, η οποία είναι η σταθερά διαχωρισμού λογαριθμικού οξέος:
pKένα = -log10κένα
Χρησιμοποιώντας Ka και pKa για την πρόβλεψη της ισορροπίας και της αντοχής των οξέων
κένα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη μέτρηση της θέσης ισορροπίας:
- Αν Kένα είναι μεγάλη, ευνοείται ο σχηματισμός των προϊόντων της διάστασης.
- Αν Kένα είναι μικρό, ευνοείται το αδιάλυτο οξύ.
κένα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την πρόβλεψη τη δύναμη ενός οξέος:
- Αν Kένα είναι μεγάλη (pKένα είναι μικρό) αυτό σημαίνει ότι το οξύ είναι ως επί το πλείστον αποσυνδεδεμένο, έτσι το οξύ είναι ισχυρό. Οξέα με pKένα λιγότερο από περίπου -2 είναι ισχυρά οξέα.
- Αν Kένα είναι μικρό (pKένα είναι μεγάλη), έχει σημειωθεί μικρή διάσταση, οπότε το οξύ είναι ασθενές. Οξέα με pKένα στο εύρος από -2 έως 12 στο νερό είναι ασθενή οξέα.
κένα είναι ένα καλύτερο μέτρο της αντοχής ενός οξέος από το ρΗ επειδή η προσθήκη νερού σε ένα όξινο διάλυμα δεν αλλάζει τη σταθερά όξινου ισορροπίας του, αλλά αλλάζει το Η+ συγκέντρωση ιόντων και ρΗ.
Παράδειγμα Ka
Η σταθερά διάστασης οξέος, Κένα απο οξύ HB είναι:
ΗΒ (υδ) ↔ Η+(υδ) + Β-(aq)
κένα = [Η+][ΣΙ-] / [HB]
Για τον διαχωρισμό του αιθανοϊκού οξέος:
CH3COOH(aq) + Η2Ο(μεγάλο) = CH3ΕΡΩΤΟΛΟΓΩ-(aq) + Η3Ο+(aq)
κένα = [CH3ΕΡΩΤΟΛΟΓΩ-(aq)] [Η3Ο+(aq)] / [CH3COOH(aq)]
Απομόνωση σταθερού οξέος από το pH
Η σταθερά διάστασης οξέος μπορεί να βρεθεί ότι το ρΗ είναι γνωστό. Για παράδειγμα:
Υπολογίστε την σταθερά διάστασης οξέος Kένα για ένα υδατικό διάλυμα 0.2 Μ προπιονικού οξέος (CH3CH2CO2Η) που βρέθηκε να έχει τιμή ρΗ 4,88.
Για να λύσετε το πρόβλημα, πρώτα, γράψτε τη χημική εξίσωση για την αντίδραση. Θα πρέπει να είστε σε θέση να αναγνωρίσετε το προπιονικό οξύ είναι α ασθενές οξύ (επειδή δεν είναι ένα από τα ισχυρά οξέα και περιέχει υδρογόνο). Η διάσταση στο νερό είναι:
CH3CH2CO2Η + Η2 ⇆ H3Ο+ + CH3CH2CO2-
Ορίστε έναν πίνακα για να παρακολουθείτε τις αρχικές συνθήκες, την αλλαγή των συνθηκών και τη συγκέντρωση ισορροπίας του είδους. Αυτό μερικές φορές ονομάζεται πίνακα ICE:
| CH3CH2CO2H | H3Ο+ | CH3CH2CO2- | |
| Αρχική συγκέντρωση | 0,2 Μ | 0 Μ | 0 Μ |
| Αλλαγή της συγκέντρωσης | -x M | + X Μ | + X Μ |
| Συγκέντρωση ισορροπίας | (0,2 - χ) Μ | x M | x M |
x = [Η3Ο+
Τώρα χρησιμοποιούν Ο τύπος ρΗ:
ρΗ = -log [Η3Ο+]
-ΡΗ = log [Η3Ο+] = 4.88
[Η3Ο+ = 10-4.88 = 1,32 χ 10-5
Συνδέστε αυτήν την τιμή για το x για επίλυση για το Kένα:
κένα = [Η3Ο+] [CH3CH2CO2-] / [CH3CH2CO2Η]
κένα = x2 / (0,2 - χ)
κένα = (1,32 χ 10-5)2 / (0,2 - 1,32 χ 10-5)
κένα = 8,69 χ 10-10