Waiting
Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

15.2: Кислотно-щелочная сила и константы диссоциации
СОДЕРЖАНИЕ

JoVE Core
Chemistry

A subscription to JoVE is required to view this content.

Education
Acid/Base Strengths and Dissociation Constants
 
ТРАНСКРИПТ

15.2: Кислотно-щелочная сила и константы диссоциации

Относительная прочность кислоты или основание - это степень ее ионизации при растворении в воде. Если ионизационная реакция по существу завершена, кислота или основание называют сильной; если происходит относительно небольшая ионизация, кислота или основание слабы. Существует гораздо больше слабых кислот и оснований, чем сильных. Ниже перечислены наиболее распространенные сильные кислоты и основания:

Сильные кислоты Сильное основание
HClO4 LiOH
HCl NaOH
HBr KOH
HI Ca(OH)2
HNО3 Sr(OH)2
H2SO4 Ba(OH)2

Относительные сильные стороны кислот можно количественно оценить, измерив их константы равновесия в водных растворах. В растворах той же концентрации более сильные кислоты ионизируются в большей степени и, таким образом, дают более высокую концентрацию ионов гидрония, чем более слабые кислоты. Константа равновесия для кислоты называется константой кислотоионизации, Ка. Для реакции кислоты HA:   

Eq1

константа ионизации кислоты записывается как  

Eq2

где концентрации находятся в равновесии. Несмотря на то, что вода является реагент в реакции, она также является растворителем, поэтому мы не включаем [H2O] в уравнение. Чем больше Ка кислоты, тем больше концентрация H3O+ и A- относительно концентрации неионизированной кислоты, ГК, в равновесной смеси, и тем сильнее кислота. Кислота классифицируется как «сильная», когда она подвергается полной ионизации, в этом случае концентрация ГК равна нулю, а константа ионизации кислоты неизмеримо велика (Ka ≈ ∞). Частично ионизированные кислоты называются “слабыми”, и их константы ионизации кислоты могут быть экспериментально измерены.

Чтобы проиллюстрировать эту идею, ниже показаны три уравнения ионизации кислоты и значения Ка. Константы ионизации увеличиваются с первого до последнего из перечисленных уравнений, указывая на увеличение относительной кислотной силы в порядке CH3CO2H < HNО2 < HSO4-.

Eq3-5

Другой мерой силы кислоты является ее процентная ионизация. Процентная ионизация слабой кислоты определяется по составу равновесной смеси:  

Eq6

Где числитель эквивалентен концентрации конъюгата кислоты основание (по стехиометрии, [A-] = [H3O+]). В отличие от значения Ка, процентная ионизация слабой кислоты меняется с начальной концентрацией кислоты, обычно уменьшающейся по мере увеличения концентрации.

Так же, как и кислоты, относительная прочность основание отражается в величине его константы базовой ионизации (Kb) в водных растворах. В растворах с такой же концентрацией более сильные основания ионируют в большей степени, и таким образом дают более высокую концентрацию ионов гидроксида, чем более слабые основания. Более сильный основание имеет большую константу ионизации, чем более слабый основание. Для реакции основание, B:  

Eq7

константа ионизации записывается как  

Eq8

Проверка данных по трем слабым основаниям, представленная ниже, показывает, что сила основание увеличивается в порядке NО2- < CH2 CO2- < NH3.

Eq9-11

Что касается кислот, относительная сила основание также отражается в его процентной ионизации, вычисленной как

Eq12

но будет меняться в зависимости от константы ионизации основание и начальной концентрации раствор.

Этот текст адаптирован из Openstax, Химия 2е изд., раздел 14.3: Относительные силы кислот и оснований.

Tags

Acid/Base Strengths Dissociation Constants Strong Acid Strong Base Weak Acid Weak Base Hydrochloric Acid Sodium Hydroxide Acetic Acid Acetate Equilibrium Constant Acid Dissociation Constant (Ka) Concentration Of Products Concentration Of Reactants Water Exclusion Nitrous Acid Kb Base Dissociation Constant

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
Simple Hit Counter