15.5: Punti di forza relativi delle coppie coniugate acido-base

La chimica acido-base di Brønsted-Lowry è il trasferimento di protoni; quindi, la logica suggerisce una relazione tra i punti di forza relativi delle coppie acido-base coniugate. La forza di un acido o di una base è quantificata nella sua costante di ionizzazione, K_a o K_b, che rappresenta l’estensione della reazione di ionizzazione acida o di base. Per la coppia acido-base coniugata HA / A − ,^leequazioni di equilibrio di ionizzazione e le espressioni costanti di ionizzazione sono

Aggiungendo queste due equazioni chimiche si ottiene l’equazione per l’autoionizzazione per l’acqua:

Come accennato in precedenza, la costante di equilibrio per una reazione sommata è uguale al prodotto matematico delle costanti di equilibrio per le reazioni aggiunte, e quindi

Questa equazione afferma la relazione tra costanti di ionizzazione per ogni coppia acido-base coniugata, vale a dire, il loro prodotto matematico è uguale al prodotto ionico dell’acqua, K_W. Riorganizzando questa equazione, diventa evidente una relazione reciproca tra i punti di forza di una coppia acido-base coniugata:

La relazione proporzionale inversa tra K_a e K_{b significa} che più forte è l’acido o la base, più debole è il suo partner coniugato.

Prendendo il log negativo di entrambi i lati dell’equazione, K_a × K_b = K_W yields

Poi

Poiché pK_{W è} 14 a 25 °C, questa equazione può anche essere scritta come

I pK_a e pK_b rappresentano anche la forza degli acidi e delle basi, rispettivamente. Come pH e pOH, maggiore è il valore pK_a o pK_b, più debole è rispettivamente l’acido o la base.

L’elenco delle coppie acido-base coniugato mostrate è disposto per mostrare la forza relativa di ogni specie rispetto all’acqua. Nella colonna acida, le specie elencate sotto l’acqua sono acidi più deboli dell’acqua. Queste specie non subiscono ionizzazione acida nell’acqua; non sono acidi di Brønsted-Lowry. Tutte le specie sopra elencate sono acidi più forti, che trasferiscono protoni in acqua in una certa misura quando vengono sciolti in una soluzione acquosa per generare ioni di idronio. Le specie al di sopra dell’acqua ma al di sotto dello ione idronio sono acidi deboli, sottoposti a ionizzazione acida parziale, mentre quelli al di sopra dello ione idronio sono acidi forti che sono completamente ionizzati in soluzione acquosa.

Questo testo è adattato da Openstax, Chimica 2e, Sezione 14.3: Punti di forza relativi di acidi e basi.