حمض التفكك ثابت: كا تعريف

ثابت تفكك حمض هو ثابت التوازن لل رد فعل التفكك من حمض ويشار إليه بواسطة K_أ. ثابت التوازن هو مقياس كمي لقوة حمض في محلول. ك_أ يتم التعبير عنه عادة بوحدات مول / لتر. يوجد جداول ثوابت تفكك الحمض، لسهولة الرجوع إليها. للحصول على محلول مائي ، الشكل العام للتوازن رد فعل يكون:

HA + H₂يا أ^- + ح₃يا⁺

حيث HA عبارة عن حمض ينفصل في القاعدة المقترنة للحامض A^- وأيون الهيدروجين الذي يجمع مع الماء لتكوين أيون الهيدرونيوم H₃يا⁺. عندما تركيزات HA ، A^-و H₃يا⁺ لم يعد التغيير مع مرور الوقت ، يكون التفاعل في حالة توازن ويمكن حساب ثابت التفكك:

ك_أ = [أ^-] [H₃يا⁺] / [HA] [H₂يا]

حيث تشير الأقواس المربعة إلى التركيز. ما لم يتركز حمض بشكل كبير ، يتم تبسيط المعادلة من خلال الاحتفاظ بتركيز الماء باعتباره ثابتًا:

HA ⇆ A^- + ح⁺
ك_أ = [أ^-] [H⁺] / [ها]

حمض تفكك ثابت هو المعروف ايضا باسم ثابت الحموضة أو ثابت التأين الحمضي.

القيمة ذات الصلة هي pK_أ، وهو ثابت تفكك حمض اللوغاريتمي:

pK_أ = سجل₁₀ك_أ

ك_أ يمكن أن تستخدم لقياس موقف التوازن:

• إذا ك_أ كبير ، تشكيل منتجات التفكك هو المفضل.
• إذا ك_أ صغير ، ويفضل حمض غير محلول.

ك_أ قد تستخدم للتنبؤ قوة الحمض:

• إذا ك_أ كبير (pK_أ صغير) وهذا يعني أن الحمض غالبًا ما يكون مفصولًا ، لذلك الحمض قوي. الأحماض مع pK_أ أقل من حوالي -2 من الأحماض القوية.
• إذا ك_أ صغير (pK_أ كبير) ، حدث تفكك بسيط ، لذلك الحمض ضعيف. الأحماض مع pK_أ في حدود -2 إلى 12 في الماء والأحماض الضعيفة.

ك_أ هو مقياس أفضل لقوة الحمض من الرقم الهيدروجيني لأن إضافة الماء إلى محلول حامضي لا يغير توازن توازن الحمض ، ولكنه يغير H⁺ تركيز ايون ودرجة الحموضة.

ثابت تفكك الحمض ، K_أ من حمض HB هو:

HB (aq) ↔ H⁺(أ ك) + ب^-(أ ك)
ك_أ = [H⁺][ب^-] / [HB]

لتفكك حمض الإيثانويك:

CH₃الطهي_{(أ ك)} + ح₂يا_(ل) = CH₃سجع^-_{(أ ك)} + ح₃يا⁺_{(أ ك)}
ك_أ = [CH₃سجع^-_{(أ ك)}] [H₃يا⁺_{(أ ك)}] / [CH₃الطهي_{(أ ك)}]

يمكن العثور على ثابت تفكك الحمض وهو الرقم الهيدروجيني. فمثلا:

حساب ثابت حمض التفكك K_أ للحصول على محلول مائي من حمض البروبيونيك 0.2 م (CH₃CH₂CO₂H) التي وجد أن لها قيمة الرقم الهيدروجيني 4.88.

لحل المشكلة ، أولاً ، اكتب المعادلة الكيميائية للتفاعل. يجب أن تكون قادرًا على التعرف على حمض البروبيونيك حمض ضعيف (لأنها ليست واحدة من أحماض قوية ويحتوي على الهيدروجين). انها التفكك في الماء هو:

CH₃CH₂CO₂ح + ح₂ ⇆ ح₃يا⁺ + CH₃CH₂CO₂^-

قم بإعداد جدول لتتبع الشروط الأولية والتغيير في الظروف وتركيز التوازن للأنواع. يسمى هذا أحيانًا جدول ICE:

س = [ح₃يا⁺

الآن استخدام صيغة الرقم الهيدروجيني:

الرقم الهيدروجيني = -log [H₃يا⁺]
الرقم الهيدروجيني = سجل [H₃يا⁺] = 4.88
[H₃يا⁺ = 10^-4.88 = 1.32 × 10^-5

سد العجز في هذه القيمة ل x لحلها ل_أ:

ك_أ = [H₃يا⁺] [CH₃CH₂CO₂^-] / [CH₃CH₂CO₂ح]
ك_أ = س² / (0.2 - س)
ك_أ = (1.32 × 10^-5)² / (0.2 - 1.32 × 10^-5)
ك_أ = 8.69 × 10^-10