Chimie

Constante d'ionisation

Constante d'ionisation
Structure chimique de la constante d'ionisation. Source: Wikimedia Commons

Qu'est-ce que l'ionisation constante?

La constante d'ionisation, constante de dissociation ou d'acidité constante, c'est une propriété qui reflète la tendance d'une substance à libérer des ions hydrogène. C'est-à-dire qu'il est directement lié à la force d'un acide.

Plus la valeur de la constante de dissociation (Ka) est grande, plus la libération d'hydrogénions acides est grande.

En ce qui concerne l'eau, par exemple, son ionisation est connue sous le nom de «l'auto-propotolyse» ou «auto-iisation».

Ici, une molécule d'eau donne un h+ à un autre, produisant les ions h3SOIT+ et oh-, Comme on peut le voir dans l'image supérieure.

La dissociation d'une solution acide peut être schématique comme suit:

Ha + h₂o h3SOIT+     +       POUR-

Où représente-t-il l'acide qui est ionisé, h3SOIT+ à l'ion hydronium, et à- Votre base conjuguée. Si le ka est élevé, un majeur.

Cette augmentation de l'acidité peut être déterminée en observant un changement du pH de la solution, dont la valeur est inférieure à 7.

Équilibre d'ionisation

Les doubles flèches dans l'équation chimique supérieure indiquent qu'un équilibre entre les réactifs et le produit est établi. Comme tout équilibre a une constante, il en va de même pour l'ionisation d'un acide et est exprimé comme suit:

K = [h3SOIT+][POUR-] / [Ha] [h₂o]

Thermodynamiquement, Ka Constant est définie en termes d'activités, et non de concentrations.

Cependant, dans les solutions aqueuses diluées, l'activité de l'eau est d'environ 1 et les activités de l'ion hydronium, la base conjuguée et l'acide non dissocié sont proches de ses concentrations molaires.

Peut vous servir: acide tartrique

Pour ces raisons, l'utilisation de la constante de dissociation (KA) qui n'inclut pas la concentration d'eau a été introduite.

Cela permet la dissociation de l'acide faible.

Ha h+     +      POUR-

Ka = [h+][POUR-] / [Ha]

Ka

La constante de dissociation (Ka) est une forme d'expression d'une constante d'équilibre.

Les concentrations d'acide non dissocié, la base conjuguée et l'ion hydrogène ou hydrogène restent constantes une fois la condition de bilan. D'un autre côté, la concentration de base conjuguée et l'ion hydronium sont exactement les mêmes.

Ses valeurs sont données en puissances de 10 avec des exposants négatifs, donc une expression KA plus simple et plus gérable a été introduite, qu'ils ont appelé PKA.

pka = - log ka

La PKA est communément appelée constante de dissociation acide. La valeur de la PKA est une indication claire de la force d'un acide.

Les acides qui ont une valeur de PKA inférieure ou plus négative que -1,74 (Hydronium ion PKA) sont considérés comme des acides forts. Tandis que les acides qui ont un PKA supérieur à -1,74 sont considérés comme des acides non forts.

Équation Henderson-Haselbalch

De l'expression de KA, une équation est déduite qui résulte d'une immense utilité dans les calculs analytiques.

Ka = [h+][POUR-] / [Ha]

Prendre des logarithmes,

log ka = log h+  +   enregistrer un-   -   bûche ha

Et effacer le journal h+:

-log h = - log ka + log a-   -   bûche ha

En utilisant ensuite les définitions du pH et du PKA et de la régravage des termes:

Il peut vous servir: hydroors

pH = PKA + Log (A- / Ha)

Ceci est la célèbre équation Henderson-Haselbalch.

Utiliser

L'équation de Henderson-Hasselbach est utilisée pour estimer le pH des solutions d'amortisseur, afin de savoir comment les concentrations relatives de la base conjuguée et de l'influence acide sur le pH.

Lorsque la concentration de base conjuguée est égale à la concentration d'acide, la relation entre les concentrations des deux termes est égale à 1 et, par conséquent, son logarithme est égal à 0.

En conséquence, PH = PKA, ayant cela très important, car dans cette situation, l'efficacité d'amortissement est maximale.

La zone de pH est généralement prise là où il y a une capacité de tampon maximale, celle où le pH = PKA ± 1 PH Unité.

Exercices constants d'ionisation

Exercice 1

La solution diluée d'un acide faible a dans l'équilibre les concentrations suivantes: acide non dissocié = 0,065 m et concentration de base conjuguée = 9,10-4 M. Calculez le ka et la pKa de l'acide.

La concentration d'hydrogénion ou d'ion hydronium est égale à la concentration de la base conjuguée, car elles proviennent de l'ionisation du même acide.

Remplacement de l'équation:

Ka = [h+][POUR-] / Ha

Remplacement de l'équation par leurs valeurs respectives:

Ka = (9 · 10-4 M) (9 · 10-4 M) / 65 · 10-3 M

= 1 246 · 10-5

Puis calculer sa PKA

pka = - log ka

= - log 1 246 · 10-5

= 4 904

Exercice 2

Un acide faible avec une concentration de 0,03 m a une constante de dissociation (Ka) = 1,5 · 10-4. Calculer: a) pH de la solution aqueuse; b) le degré d'acidicalisation de l'acide.

En équilibre, la concentration acide est égale à (0,03 m - x), étant x la quantité d'acide qui se dissocie. Par conséquent, la concentration d'ion hydrogène ou hydronium est x, ainsi que la concentration de base conjuguée.

Il peut vous servir: phosphate de calcium (CA3 (PO4) 2)

Ka = [h+][POUR-] / [Ha] = 1,5 · 10-6

[H+] = [A-] = x

Et [ha] = 0,03 m - x. La petite valeur du ka indique que l'acide était probablement très peu, donc (0,03 m - x) est d'environ 0,03 m.

Remplacement dans KA:

1,5 · 10-6 = x2 / 3 · 10-2

X2 = 4,5 · 10-8 M2

x = 2,12 x 10-4 M

Et comme x = [h+]]

pH = - log [h+]]

= - log [2,12 x 10-4]]

pH = 3.67

Et enfin, en ce qui concerne le degré d'ionisation: il peut être calculé par l'expression suivante:

[H+] ou [a-] / Ha] x 100%

(2.12 · 10-4 / 3 · 10-2) X 100%

0,71%

Exercice 3

Calcul du KA du pourcentage d'ionisation d'un acide, sachant qu'il est ionisé de 4,8% par rapport à une concentration initiale de 1,5 · 10-3 M.

Pour calculer la quantité, l'acide acide est déterminé ses 4,8%.

Quantité ionisée = 1,5 · 10-3 M (4,8 / 100)

= 7,2 x 10-5 M

Cette quantité d'acide ionisé est égale à la concentration de la base conjuguée et à la concentration de l'ion hydrogène ou hydrogénion dans l'équilibre.

La concentration d'acide dans l'équilibre = concentration d'acide initiale - la quantité d'acide ionisé.

[Ha] = 1,5 · 10-3 M - 7.2 · 10-5 M

= 1 428 x 10-3 M

Puis résoudre les mêmes équations

Ka = [h+][POUR-] / [Ha]

Ka = (7,2 · 10-5 M x 7,2 · 10-5 M) / 1 428 · 10-3 M

= 3,63 x 10-6

pka = - log ka

= - log 3,63 x 10-6

= 5,44

Les références

  1. Constante de dissociation. Chem récupéré.Bibliothèque.org
  2. Constante de dissociation. Récupéré de.Wikipédia.org
  3. Whitten, K. W., Davis, R. ET., Peck, L. P. Et Stanley, G. g. (2008). Chimie. Cengage Learning.
  4. Segel je. H. (1975). Calculs biochimiques.