Konstanta disociacije kisline je ravnotežna konstanta reakcija disociacije od kislina in je označen s Ka. Ta ravnotežna konstanta je količinsko merilo jakosti kisline v raztopini. Ka se običajno izrazi v enotah mol / L. Obstajajo tabele konstanta disociacije kislin, za lažjo uporabo. Za vodno raztopino je splošna oblika ravnotežja reakcija je:
HA + H2O ⇆ A- + H3O+
kjer je HA kislina, ki disocira v konjugirani bazi kisline A- in vodikov ion, ki se kombinira z vodo, da tvori hidronijev ion H3O+. Ko koncentracije HA, A-, in H3O+ se sčasoma ne spreminjajo več, reakcija je ravnotežna in izračunamo lahko konstanto disociacije:
Ka = [A-] [H3O+] / [HA] [H2O]
kjer kvadratni oklepaji kažejo koncentracijo. Če kislina ni izredno koncentrirana, je enačba poenostavljena tako, da koncentracija vode ostane konstantna:
HA ⇆ A- + H+
Ka = [A-] [H+] / [HA]
Konstanta disociacije kisline je znana tudi kot konstanta kislosti ali kislinsko-ionizacijska konstanta.
Odnos Ka in pKa
Povezana vrednost je pKa, ki je konstanta disociacije logaritmske kisline:
pKa = -log10Ka
Uporaba Ka in pKa za napovedovanje ravnotežja in jakosti kislin
Ka se lahko uporabi za merjenje položaja ravnotežja:
- Če Ka je veliko, daje prednost tvorbi produktov disociacije.
- Če Ka je majhna, daje prednost neraztopljena kislina.
Ka se lahko uporablja za napovedovanje jakost kisline:
- Če Ka je velik (pKa je majhen) to pomeni, da se kislina večinoma disociira, zato je kislina močna. Kisline s pKa manj kot okoli -2 so močne kisline.
- Če Ka je majhen (pKa je velika), prišlo je do malo disociacije, zato je kislina šibka. Kisline s pKa v območju od -2 do 12 v vodi so šibke kisline.
Ka je boljše merilo jakosti kisline kot pH ker dodajanje vode kisli raztopini ne spremeni njene konstante ravnovesja kisline, ampak spremeni H+ koncentracija ionov in pH.
Primer Ka
Konstanta disociacije kisline, Ka od kislina HB je:
HB (aq) ↔H+(aq) + B-(aq)
Ka = [H+] [B-] / [HB]
Za disociacijo etanske kisline:
CH3COOH(aq) + H2O(l) = CH3COO-(aq) + H3O+(aq)
Ka = [CH3COO-(aq)] [H3O+(aq)] / [CH3COOH(aq)]
Stalna disociacija kisline od pH
Lahko ugotovimo konstanto disociacije kisline, pH je znan. Na primer:
Izračunajte konstanto disociacije kisline Ka za 0,2 M vodno raztopino propionske kisline (CH3CH2CO2H) za katerega je ugotovljeno, da ima pH vrednost 4,88.
Če želite rešiti težavo, najprej napišite kemijsko enačbo za reakcijo. Morali bi znati prepoznati propionsko kislino a šibka kislina (ker ni ena izmed močne kisline in vsebuje vodik). Disocijacija v vodi je:
CH3CH2CO2H + H2 ⇆ H3O+ + CH3CH2CO2-
Sestavite tabelo za spremljanje začetnih pogojev, sprememb pogojev in ravnotežne koncentracije vrste. To se včasih imenuje tabela ICE:
| CH3CH2CO2H | H3O+ | CH3CH2CO2- | |
| Začetna koncentracija | 0,2 M | 0 M | 0 M |
| Sprememba koncentracije | -x M | + x M | + x M |
| Ravnotežna koncentracija | (0,2 - x) M | x M | x M |
x = [H3O+
Zdaj uporabite formula pH:
pH = -log [H3O+]
-pH = dnevnik [H3O+] = 4.88
[H3O+ = 10-4.88 = 1,32 x 10-5
Vključite to vrednost za x in rešite za 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