15.12: Asit/Baz Güçleri ve Ayrışma Sabitleri

Bir asidin veya bazın göreceli gücü, suda çözündüğünde ne kadar iyonize olduğu ile ilişkilidir. İyonizasyon reaksiyonu esas itibarıyla tamamlanırsa, asit veya baz güçlü olarak adlandırılır; nispeten az iyonlaşma meydana gelirse, asit veya baz zayıftır. Güçlü olanlardan çok daha fazla zayıf asit ve baz vardır. En yaygın güçlü asitler ve bazlar aşağıda listelenmiştir:

Asitlerin göreli kuvvetleri, sulu çözeltilerde denge sabitleri ölçülerek belirlenebilir. Aynı konsantrasyondaki çözeltilerde, daha güçlü asitler daha büyük ölçüde iyonize olur ve bu nedenle, zayıf asitlerden daha yüksek konsantrasyonlarda hidronyum iyonları verir. Bir asit için denge sabiti, asit iyonizasyon sabiti K_a olarak adlandırılır. Bir asidin reaksiyonu için HA:   

Asit iyonizasyon sabiti,   olarak yazılır

burada konsantrasyonlar dengede olanlardır. Su reaksiyonda bir reaktan olmasına rağmen, aynı zamanda çözücüdür, bu nedenle denklemde [H₂O] 'yu dahil etmiyoruz. Bir asidin K_a’sı ne kadar büyükse, H₃O⁺ ve A⁻’nın bir denge karışımındaki iyonize olmayan asit (HA) konsantrasyonuna göre konsantrasyonları o kadar büyüktür ve o kadar güçlü asittir. Bir asit, tam iyonizasyona uğradığında “güçlü” olarak sınıflandırılır; bu durumda HA konsantrasyonu sıfırdır ve asit iyonizasyon sabiti ölçülemeyecek kadar büyüktür (K_a≈ ∞). Kısmen iyonize olan asitler “zayıf” olarak adlandırılır ve asit iyonlaşma sabitleri deneysel olarak ölçülebilir.

Bu fikri açıklamak için, aşağıda üç asit iyonizasyon denklemi ve K_a değeri gösterilmektedir. İyonizasyon sabitleri listelenen denklemlerin ilkinden sonuncusuna doğru artar, bu da CH₃CO₂H < HNO₂ < HSO₄⁻ sırasındaki nispi asit kuvvetindeki artışları gösterir_.

Bir asidin kuvvetinin bir başka ölçüsü de iyonlaşma yüzdesidir. Zayıf bir asidin iyonlaşma yüzdesi, bir denge karışımının bileşimi cinsinden tanımlanır: 

Burada numaratör, asidin eşlenik bazının konsantrasyonuna eşdeğerdir (stokiyometri başına, [A⁻] = [H₃O⁺]). K_a değerinden farklı olarak, zayıf bir asidin iyonlaşma yüzdesi, başlangıçtaki asit konsantrasyonuna göre değişir ve genellikle konsantrasyon arttıkça azalır.

Tıpkı asitler için olduğu gibi, bir bazın göreli kuvveti, sulu çözeltilerdeki baz iyonlaşma sabitinin (K_b) büyüklüğünde yansıtılır. Aynı konsantrasyondaki çözeltilerde, daha güçlü bazlar daha büyük ölçüde iyonize olur ve bu nedenle, zayıf bazlardan daha yüksek hidroksit iyon konsantrasyonları verir. Daha güçlü bir baz, zayıf bir baza göre daha büyük bir iyonizasyon sabitine sahiptir. Bir bazın reaksiyonu için, B: 

İyonlaşma sabiti   olarak yazılır.

Aşağıda sunulan üç zayıf baz için verilerin incelenmesi, NO₂⁻ < CH₂ CO₂⁻ < NH₃ sırasındaki temel kuvvet artışlarını göstermektedir.

Asitlere gelince, bir bazın göreceli kuvveti aynı zamanda iyonlaşma yüzdesine de yansıtılır

Ancak baz iyonizasyon sabitine ve çözeltinin başlangıç konsantrasyonuna bağlı olarak değişecektir.

Bu metin bu kaynaktan uyarlanmıştır: Openstax, Chemistry 2e, Section 14.3: Relative Strengths of Acids and Bases.

Asitler ve bazlar, güçlü bir asit, güçlü bir baz, zayıf bir asit veya zayıf bir baz olup olmadıklarına göre kategorize edilebilir. Çok az kuvvetli asit ve baz vardır, bu nedenle asitlerin ve bazların çoğu zayıftır. Hidroklorik asit gibi güçlü bir asit, suda çözündüğünde hidrojen iyonlarına ve klorür iyonlarına tamamen ayrışır.

Sodyum hidroksit gibi güçlü bir baz, sodyum iyonlarına ve hidroksit iyonlarına ayrışır. Zayıf asitler ve bazlar kısmen ayrışır ve hem iyonize hem de iyonize olmayan formlarda bulunur. Örneğin, hem asetik asit hem de onun zayıf eşlenik bazı asetat, sulu bir çözelti içinde bulunur.

Zayıf bir asit veya bazın ayrışma derecesi, denge sabiti kullanılarak ölçülebilir. Zayıf asitler için denge sabitinin özel bir adı vardır, asit ayrışma sabiti veya Ka.Genel bir zayıf asit HA için, belirli bir sıcaklıktaki Ka değeri bir denge denklemi ile hesaplanabilir:ürünlerin yani A ve hidronyum iyon konsantrasyonlarının reaktanlar yani HA ve su konsantrasyonu ile bölümü. Su sıvı olduğundan ve konsantrasyonu reaksiyonda neredeyse değişmeden kaldığından, denklemden çıkarılır.

Ka ne kadar yüksekse asit o kadar güçlüdür. Nitröz asit, asetik asitten daha güçlüdür çünkü nitröz asidin Ka'sı, asetik asidin Ka'sından daha büyüktür. Zayıf bazlar için denge sabiti, baz ayrışma sabiti veya Kb, Ka'ya benzer şekilde hareket eder.

Genel bir zayıf baz B için, belirli bir sıcaklıktaki Kb, ürünlerin, BH iyonunun ve hidroksit iyonunun konsantrasyonunun, reaktan B'nin konsantrasyonuna bölünmesiyle belirlenebilir. Asitler gibi, bazların gücü de Kb ile doğru orantılıdır. Örneğin, etilamin üreden nispeten daha güçlüdür çünkü etilamin Kb'si ürenin Kb'sinden daha büyüktür.

Bir asidin kuvveti, iyonlaşma yüzdesi olarak da ifade edilebilir. Asidin iyonlaşma yüzdesi, dengede hidronyum iyon konsantrasyonunun ilk asit konsantrasyonuna bölünmesi ve yüz ile çarpılmasıyla hesaplanabilir. Benzer şekilde, bazlar için iyonlaşma yüzdesi dengede hidroksit iyonu konsantrasyonunun başlangıçtaki baz konsantrasyonuna bölünmesi ve yüz ile çarpılmasıyla hesaplanabilir.

İyonlaşma yüzdesi ne kadar yüksekse asit veya baz o kadar güçlüdür.