יינון קבוע, קבוע דיסוציאציה או קבוע חומציות, הוא נכס המשקף את הנטייה של חומר כדי יוני מימן שחרורו; כלומר, זה קשור ישירות לחוזק של חומצה. ככל שערכו של קבוע הניתוק (Ka) גבוה יותר, כך שחרורם של יוני מימן על ידי החומצה גדול יותר.
כשמדובר במים, למשל, היינון שלהם ידוע בשם 'autoprotolysis' או 'autoionization'. הנה, מולקולת מים נותן H + למשנהו, הפקת H 3 O + ו OH - יונים , כפי שמוצג בתמונה למטה.
מקור: Cdang, מ- Wikimedia Commons
ניתן לתאר את ניתוק החומצה מתמיסה מימית באופן הבא:
HA + H 2 O <=> H 3 O + + A -
איפה HA מייצג את החומצה כי הוא מיונן, H 3 O + hydronium יון, ו- A - הבסיס המצומד שלה. אם ה- Ka גבוה, יותר מה- HA יתנתק ולכן תהיה ריכוז גבוה יותר של יון ההידרוניום. ניתן לקבוע עלייה זו בחומציות על ידי התבוננות בשינוי ב pH של התמיסה, שערכה הוא מתחת ל 7.
איזון יינון
החצים הכפולים במשוואה הכימית העליונה מצביעים על כך שנוצר איזון בין המגיבים למוצר. מכיוון שלכל שיווי משקל יש קבוע, הדבר קורה ביינון של חומצה ומתבטא באופן הבא:
K = /
תרמודינמית, ה- Ka הקבוע מוגדר מבחינת פעילויות, ולא ריכוזים. עם זאת, בתמיסות מימיות מדוללות הפעילות של מים היא בסביבות 1, ופעילויותיו של יון ההידרוניום, הבסיס המצומד והחומצה הבלתי-ממוצעת קרובים לריכוזים הטוחניים שלהם.
מסיבות אלה, הוכנס השימוש בקבוע הדיסוציאציה (ka) שאינו כולל את ריכוז המים. זה מאפשר לתאר את הדיסוציאציה החומצית החלשה בצורה פשוטה יותר, וקבוע הדיסוציאציה (Ka) בא לידי ביטוי באותה צורה.
HA <=> H + + A -
Ka = /
קא
קבוע הניתוק (Ka) הוא סוג של ביטוי של קבוע שיווי משקל.
ריכוזי החומצה הבלתי-מאוחדת, הבסיס המצורף וההידרוניום או היון המימן נותרו קבועים ברגע שמגיעים לתנאי שיווי המשקל. מצד שני, ריכוז הבסיס המצומד ושל יון ההידרוניום זהים לחלוטין.
הערכים שלהם ניתנים בכוחות של 10 עם אקספקטים שליליים, כך שהוצגה צורה פשוטה יותר וניתנת לניהול יותר של ביטוי Ka, אותה הם כינו pKa.
pKa = - יומן Ka
PKa נקרא בדרך כלל קבוע לניתוק חומצות. ערך ה- pKa הוא אינדיקציה ברורה לעוצמתה של חומצה.
חומצות אלו עם ערך pKa פחות או יותר שליליות מ -1.74 (pKa של היון ההידרוניום) נחשבות כחומצות חזקות. בעוד חומצות שיש להן pKa גבוהות מ -1.74, הן נחשבות לחומצות לא חזקות.
משוואת הנדרסון-האסלבלך
משוואה נגזרת מהביטוי Ka שימושי ביותר בחישובים אנליטיים.
Ka = /
לוקח לוגריתמים,
log Ka = log H + + log A - - log HA
ופתרון עבור יומן H + :
-log H = - log Ka + log A - - log HA
לאחר מכן השתמש בהגדרות של pH ו- pKa, ומונחי קיבוץ מחדש:
pH = pKa + יומן (A - / HA)
זוהי משוואת הנדרסון-האסלבלך המפורסמת.
להשתמש
משוואת הנדרסון-האסלבאך משמשת להערכת pH של מאגרים, כמו גם כיצד הריכוזים היחסיים של בסיס מצומד וחומצה משפיעים על pH.
כאשר ריכוז הבסיס המצומד שווה לריכוז החומצה, הקשר בין הריכוזים של שני המונחים שווה ל 1; ולכן הלוגריתם שלו שווה ל 0.
כתוצאה מכך pH = pKa, זה חשוב מאוד, מכיוון שבמצב זה יעילות החיץ היא מקסימאלית.
בדרך כלל נלקח אזור החומציות בו יש את יכולת המאגר המרבית, במקום בו ה- pH = pka ± 1 יחידה pH.
יינון אימונים קבועים
תרגיל 1
לתמיסה המדוללת של חומצה חלשה יש את הריכוזים הבאים בשיווי משקל: חומצה בלתי-מחוברת = 0.065 M וריכוז בסיס מצומד = 9 · 10 -4 מ '. חישוב הקא וה- pKa של החומצה.
ריכוז יון המימן או יון ההידרוניום שווה לריכוז הבסיס המצומד, מכיוון שהם מגיעים מיינון של אותה חומצה.
החלפה במשוואה:
Ka = / HA
החלפת המשוואה לערכים שלהם בהתאמה:
Ka = (9 10 -4 M) (9 10 -4 M) / 65 10 -3 M
= 1,246 10 -5
ואז מחשבים את ה- pKa שלה
pKa = - יומן Ka
= - יומן 1,246 10 -5
= 4,904
תרגיל 2
לחומצה חלשה בריכוז של 0,03 M יש קבוע ניתוק (Ka) = 1.5 · 10 -4 . חשב: א) pH של התמיסה המימית; ב) מידת היינון של החומצה.
בשיווי משקל, ריכוז החומצה שווה ל (0.03 M - x), כאשר x הוא כמות החומצה שמתנתקת. לכן, הריכוז של מימן או יון הידרוניום הוא x, כמו גם ריכוז הבסיס המצומד.
Ka = / = 1.5 10 -6
= = x
Y = 0,03 M - x. הערך הקטן של Ka מעיד על כך שהחומצה כנראה ניתקה מעט מאוד, ולכן (0.03 M - x) שווה בערך ל- 0.03 M.
החלפת Ka:
1.5 10 -6 = x 2/3 10 -2
x 2 = 4.5 10 -8 M 2
x = 2.12 x 10 -4 M
ומכיוון x =
pH = - יומן
= - יומן
pH = 3.67
ולבסוף, לגבי מידת היינון: ניתן לחשב אותו באמצעות הביטוי הבא:
o / HA] x 100%
(2.12 10 -4 / 3 10 -2 ) x 100%
0.71%
תרגיל 3
אני מחשבת את Ka מאחוז היינון של חומצה, בידיעה שהיא מייננת ב -4.8% מריכוז ראשוני של 1.5 · 10 -3 מ '.
כדי לחשב את כמות החומצה המיוננת נקבעת 4.8% שלה.
כמות מיוננת = 1.5 · 10 -3 M (4.8 / 100)
= 7.2 x 10 -5 מ '
כמות זו של חומצה מיוננת שווה לריכוז הבסיס המצורף וריכוז ההידרוניום או היון המימני בשיווי משקל.
ריכוז חומצת שיווי המשקל = ריכוז חומצה התחלתי - כמות החומצה המיוננת.
= 1.5 10 -3 M - 7.2 10 -5 M
= 1,428 x 10 -3 מ '
ואז פיתרון עם אותן משוואות
Ka = /
Ka = (7.2 · 10 -5 M x 7.2 · 10 -5 M) / 1.428 · 10 -3 M
= 3.63 x 10 -6
pKa = - יומן Ka
= - יומן 3.63 x 10 -6
= 5.44
הפניות
- כימיה LibreTexts. (sf). מתן קבוע. התאושש מ: chem.libretexts.org
- ויקיפדיה. (2018). מתן קבוע. התאושש מ: en.wikipedia.org
- ויטן, ק.ו., דייויס, רי, פק, LP וסטנלי, GG כימיה. (2008) המהדורה השמינית. לימוד Cengage.
- סגל IH (1975). חישובים ביוכימיים. 2. מַהֲדוּרָה. ג'ון וויילי ובניו. INC.
- Kabara E. (2018). כיצד לחשב את קבוע יינון החומצה. לימוד. התאושש מ: study.com.