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Jede Säure hat eine charakteristische Dissoziationskonstante (Kein), ein Maß für die Fähigkeit, Wasserstoffionen in Lösung abzugeben. Mit anderen Worten, Kein Bietet eine Möglichkeit, die Stärke einer Säure zu messen. Größere Werte bedeuten stärkere Säuren. Der pH-Wert (Kraft des Wasserstoffs) einer Lösung ist ein Maß für die Konzentration der Wasserstoffionen und auch ein Maß für den Säuregehalt, jedoch nicht das gleiche wie Kein. Es gibt jedoch eine Beziehung zwischen den beiden, und Sie können K berechnenein Für eine Säure, wenn Sie die Säurekonzentration und den pH-Wert der Lösung kennen.
Dissoziationskonstante Ka
Eine Verbindung ist sauer, wenn sie Wasserstoffionen an eine wässrige Lösung abgeben kann. Dies entspricht der Aussage, dass die Verbindung Hydroniumionen erzeugen kann (H30+). Die allgemeine Gleichung, die beschreibt, was mit einer Säure (HA) in Lösung passiert, lautet:
HA + H20 - H30+ + A-, wo ein- ist die konjugierte Base.
Einige Säuren sind stark und dissoziieren vollständig, während andere schwach sind und nur teilweise dissoziieren. Sie können die Stärke einer Säure an ihrer Dissoziationskonstante K messeneinDies ist ein Verhältnis, das sich aus der Division der Produktkonzentration durch die Konzentration der Reaktanten ergibt:
Kein = /
Alle Reaktionen finden in Wasser statt, daher wird es normalerweise aus der Gleichung gestrichen.
Ableiten von Ka vom pH
Der pH-Wert einer wässrigen Säurelösung ist ein Maß für die Konzentration der darin enthaltenen freien Wasserstoffionen (oder Hydroniumionen): pH = -log oder pH = -log. Die letzte Gleichung kann umgeschrieben werden:
= 10-pH
Wenn Sie die molare Konzentration einer Säurelösung kennen und deren pH-Wert messen können, können Sie mit der obigen Äquivalenz die relative Konzentration der Säure zur Konjugatbase berechnen und die Dissoziationskonstante K ableitenein. Dazu ist es hilfreich, eine Tabelle einzurichten, in der die ichAusgangskonzentrationen von Reaktanten und Produkten, die Cin Konzentrationen und den Konzentrationen bei EGleichgewicht. Dies ist eine ICE-Tabelle. Anstatt eines allgemein einzurichten, ist es lehrreicher, die Vorgehensweise anhand eines konkreten Beispiels zu veranschaulichen.
Dissoziationskonstante für Essigsäure
Essigsäure, die Säure, die Essig seinen sauren Geschmack verleiht, ist eine schwache Säure, die in Lösung in Acetat- und Hydroniumionen zerfällt.
CH3CO2H + H2O CH3CO2− + H3O+
Typischer Haushaltsessig ist eine 0,9 M Lösung mit einem pH-Wert von 2,4. Anhand der Daten kann die Dissoziationskonstante berechnet werden:
Essigsäure (CH3CO2)H) Hydroniumionen (H3O+) Acetat-Ionen (CH3CO2-)
Anfänglich 0,9 M 0 0
Ändere -x M + x M + x M
Gleichgewicht (0,9 - x) M x M x M
Die Dissoziationskonstante Kein ist /.
Kein = x2/(0,9 - x)
Wie oben angegeben, = 10-pH. Da x = und Sie den pH-Wert der Lösung kennen, können Sie x = 10 schreiben-2.4. Es ist nun möglich, einen numerischen Wert für Ka zu finden.
Ka = (10-2.4)2 /(0.9 - 10-2.4) = 1,8 x 10-5.