science >> Wetenschap >  >> Chemie

Hoe Ka uit Ph

te berekenen

Elk zuur heeft een karakteristieke dissociatieconstante (K biedt een manier om de sterkte van een zuur te meten. Grotere waarden betekenen sterkere zuren. De pH (kracht van waterstof) van een oplossing is een maat voor de concentratie van waterstofionen en is ook een maat voor de zuurgraad, maar het is niet hetzelfde als K a. Er is echter een verband tussen de twee, en je kunt K a berekenen voor een zuur als je de concentratie van zuur en de pH van de oplossing kent.
Dissociatie Constant Ka

Een verbinding is zuur als het waterstofionen kan doneren aan een waterige oplossing, hetgeen equivalent is aan het zeggen dat de verbinding in staat is hydroniumionen te vormen (H 30 +). De algemene vergelijking die beschrijft wat er gebeurt met een zuur (HA) in oplossing is:

HA + H 20 <--> H 30 + + A -, waarbij A - is de geconjugeerde base.

Sommige zuren zijn sterk en dissociëren volledig, terwijl andere zwak zijn en slechts gedeeltelijk dissociëren. U kunt de sterkte van een zuur meten door de dissociatieconstante K a, een verhouding die wordt gevormd door de concentratie van producten te delen door de concentratie van reactanten:

K a \u003d [H30 +] [A -] /[HA]

Alle reacties gebeuren in water, dus het wordt meestal verwijderd uit de vergelijking.
Ka afgeleid van pH

De pH van een waterige zuuroplossing is een maat voor de concentratie vrije waterstof (of hydronium) ionen die het bevat: pH \u003d -log [H +] of pH \u003d -log [H 30 +]. De laatste vergelijking kan worden herschreven:

[H 30 +] \u003d 10 -pH

Als u de molaire concentratie van een zure oplossing kent en kunt meten zijn pH, de bovenstaande equivalentie stelt u in staat om de relatieve concentratie van zuur te conjugeren base te berekenen en de dissociatieconstante K a af te leiden. Om dit te doen, helpt het om een tabel op te stellen met de beginconcentraties van reactanten en producten, de verandering in concentraties en de concentraties bij evenwicht. Dit is een ICE-tafel. In plaats van er een op een algemene manier op te zetten, is het instructiever om de procedure te illustreren met een specifiek voorbeeld.
Dissociatieconstante voor azijnzuur

Azijnzuur, het zuur dat azijn zijn zure smaak geeft, is een zwak zuur dat dissocieert in acetaat en hydroniumionen in oplossing.

CH 3CO 2H + H 2O <--> CH 3CO 2 - + H 3O +

Typische huishoudazijn is een oplossing van 0,9 M met een pH van 2,4. Met behulp van de gegevens is het mogelijk om de dissociatieconstante te berekenen:

  1. De ICE-tabel voor concentraties instellen

    Azijnzuur (CH 3CO 2) H) Hydroniumionen (H3O +) Acetaationen (CH 3CO 2 -)

    Aanvankelijk 0,9 M 0 0

    Wijzigen -x M + x M + x M

    Evenwicht (0,9 - x) M x M x M

  2. Schrijf Ka als verhouding van geconjugeerde base tot zuur

    De dissociatieconstante K a is [H3O +] [CH 3CO 2 -] /[CH 3CO 2) H].

  3. Waarden uit de tabel invoegen

    K a \u003d x 2 /(0.9 - x)

  4. Merk op dat x gerelateerd is aan pH en bereken Ka

    Zoals hierboven opgemerkt, [H3O +] \u003d 10 -pH. Omdat x \u003d [H3O +] en u de pH van de oplossing kent, kunt u x \u003d 10 -2.4 schrijven. Het is nu mogelijk om een numerieke waarde te vinden voor Ka.

    Ka \u003d (10 -2.4) 2 /(0.9 - 10 -2.4) \u003d 1.8 x 10 -5.