15.5: Относительные силы конъюгированных кислотно-основных пар

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Chemistry

Relative Strengths of Conjugate Acid-Base Pairs

Previous Video

15.4: pH Scale

Next Video

15.6: Strong Acid and Base Solutions

44,413 Views

•

02:29 min

•

September 24, 2020

Химия Брёнстед-Лоури кислотно-основная является передачей протонов; таким образом, логика предполагает взаимосвязь между относительными сильными сторонами сопряженных пар кислотно-основная. Сила кислоты или основание определяется в его константе ионизации Ka или Kb, которая представляет степень реакции ионизации кислоты или основание. Для сопряженной пары кислотно-основная HA/A^– уравнения ионизационного равновесия и выражения констант ионизации являются

Добавление этих двух химических уравнений приводит к уравнению для автоматической ионизации воды:

Как уже говорилось ранее, константа равновесия для суммированной реакции равна математическому произведению констант равновесия для добавленных реакций, и так далее

В этом уравнении определяется соотношение между константами ионизации для любой сопряженной пары кислотно-основная, а именно, их математический продукт равен ионному продукту воды, КВТ. При перестановке этого уравнения становится очевидной обратная связь между сильными сторонами сопряженной пары кислотно-основная:

Обратное пропорциональное соотношение между Ка и Кбайт означает, что чем сильнее кислота или основание, тем слабее ее ее партнер-конъюгат.

Принимая негативный логарифмик обеих сторон уравнения, Ка × Кбайт = МОЩНОСТЬ КВТ

затем

Поскольку PKW составляет 14 при 25 °C, это уравнение также можно записать как

PKa и PKB также представляют силу кислот и оснований, соответственно. Как и pH и Poh, чем выше значение pKa или PKB, тем слабее кислота или основание, соответственно.

Кислота	основание
Перхлоральная кислота (HClO₄)*	Перхлорат-ион (ClO₄^–)**
Серная кислота (H2SO₄)*	Ион сульфата водорода (HSO₄^–)**
Йодид водорода (HI)*	Иодид ион (I^–)**
Бромистый водород (HBR)*	Бромистый ион (br^–)**
Хлорид водорода (HCl)*	Ион хлорида (CL^–)**
Азотная кислота (HNО₃)*	Ион нитрата (NО₃^–)**
Гидроний ион (H3O⁺)	Вода (H2O)
Ион сульфата водорода (HSO₄^–)	Сульфат-ион (SO4₂^–)
Фосфорная кислота (H3PO₄)	Ион диводоросфата (H2PO₄^–)
Фторид водорода (HF)	Ион фторида (F^–)
Закись азота (HNО₂)	Нитритный ион (NО₂^–)
Уксусная кислота (CH3CO2H)	Ацетатный ион (CH3CO₂^–)
Углекислая кислота (H2CO₃)	Карбонатный ион водорода (HCO₃^–)
Сероводород (H2S)	Ион сероводорода (HS^–)
Ион аммония (NH₄⁺)	Аммиак (NH₃)
Цианид водорода (HCN)	Ион цианида (CN^–)
Карбонатный ион водорода (HCO₃^–)	Карбонатный ион (CO3₂^–)
Вода (H2O)	Гидроксид ион (OH^–)
Ион сероводорода (HS^–)^†	Сульфидный ион (S₂^–)^‡
Этанол (C2H5OH)^†	^‡
Аммиак (NH₃)^†	Амид ион (NH₂^–)^‡
Водород (H₂)^†	Гидрид ион (H^-)^‡
Метан (CH₄)^†	Ион метила (CH₃^–)^‡
* пройти полную кислотную ионизацию в воде
^† не подвергается кислотной ионизации в воде
**не проходит ионизацию основание в воде
^‡ проходят полную ионизацию основание в воде

Показано, что в списке сопряженных кислотно-базовых пар показано относительное значение силы каждого вида по сравнению с водой. В кислотной колонке перечисленные ниже виды являются более слабыми кислотами, чем вода. Эти виды не подвергаются кислотной ионизации в воде; они не являются Брёнстед-Лоури кислотами. Все перечисленные выше виды воды являются более сильными кислотами, передавая протоны в воду в некоторой степени при растворении в водном растворе раствор для получения ионов гидрония. Виды, расположенные над водой, но ниже иона гидрония, являются слабыми кислотами, которые проходят частичную кислотную ионизацию, в то время как виды, расположенные над ионом гидрония, являются сильными кислотами, полностью ионизированными в водном растворе раствор.

Этот текст адаптирован из Openstax, Chemistry 2e, раздел 14.3: Относительные силы кислот и оснований.