משוואת יינון קבוע על ידי הנדרסון Hasselbalch ותרגילים



ה יינון קבוע (או דיסוציאציה) הוא נכס המשקף את הנטייה של חומר לשחרר יונים מימן; כלומר, הוא קשור ישירות לכוח של חומצה. ככל שהערך של קבוע הדיסוציאציה (Ka) גדול יותר, כך גדול יותר שחרורם של קשרי המימן על ידי החומצה.

כשמדובר במים, למשל, יינון שלה ידוע בשם 'autoprotolisis' או 'autionization'. הנה, מולקולת מים מניבה ח+ אחר, לייצר את יונים3הו+ ו OH-, כפי שניתן לראות בתמונה למטה.

ניתוק של חומצה תמיסה מימית ניתן schematized בדרך הבאה:

HA + H2הו    <=>  ח3הו+     +       א-

איפה HA מייצג את החומצה כי מיונן, H3הו+ אל היון הידרוניום, ו- A- בסיס מצומצם. אם קה הוא גבוה, חלק גדול יותר של HA יהיה לנתק ויהיה כתוצאה מכך ריכוז גדול יותר של יון הידרוניום. עלייה זו בחומציות יכולה להיקבע על ידי התבוננות בשינוי ב- pH של הפתרון, שערכו נמוך מ -7..

אינדקס

  • 1 מאזן יינון
    • 1.1 ק
  • 2 משוואת הנדרסון-הסלבאלך
    • 2.1 שימוש
  • 3 יונים קבועים תרגילים
    • 3.1 מימוש 1
    • 3.2 תרגיל 2
    • 3.3 מימוש 3
  • 4 הפניות

איזון יונים

החצים הכפולים במשוואה הכימית העליונה מצביעים על איזון בין המגיבים לבין המוצר. כמו כל שיווי משקל יש קבוע, אותו קורה עם יינון של חומצה והוא בא לידי ביטוי כדלקמן:

K = [H3הו+] [א-] / [HA] [H2הו

התרמודינמיקה קבועה Ka מוגדר במונחים של פעילויות, לא ריכוזים. עם זאת, ב לדלל מימית פתרונות הפעילות של מים הוא על 1, ופעילויות של יון הידרוניום, בסיס מצומד וחומצה undisociated קרובים ריכוזי טוחנת שלהם.

מסיבות אלה, נעשה שימוש בקבוע הדיסוציאציה (ka) שאינו כולל ריכוז מים. זה מאפשר כי ניתוק של חומצה חלשה ניתן schematized בצורה פשוטה יותר, קבוע דיסוציאציה (Ka) באה לידי ביטוי באותו אופן.

HA  <=> ח+     +      א-

Ka = [H+] [א-] / [HA]

קה

קבוע הדיסוציאציה (Ka) הוא צורה של ביטוי של קבוע שיווי המשקל.

הריכוזים של החומצה הלא מנותקת, הבסיס המצומד והיידרוניום או יון המימן נשארים קבועים ברגע שהמצב של שיווי המשקל מגיע. מצד שני, הריכוז של הבסיס מצומד היון הידרוניום הם בדיוק אותו דבר.

הערכים שלהם ניתנים בסמכויות של 10 עם מעריכים שליליים, כך צורה פשוטה יותר לניהול של ביטוי Ka הוצג, אשר קראו pKa.

pKa = - log Ka

PKa הוא נפוץ המכונה חומצה דיסוציאציה קבוע. הערך של pKa הוא אינדיקציה ברורה של כוח של חומצה.

חומצות אלו בעלות ערך pKa נמוך או שלילי יותר מ -1.74 (pKa של יון הידרוניום) נחשבות לחומצות חזקות. בעוד חומצות כי יש pKa גדול מ -1.74, נחשבים חומצות לא חזק.

משוואת הנדרסון-הסלבאלך

מן הביטוי של קה, משוואה נגזר כי הוא כלי עצום בחישובים אנליטית.

Ka = [H+] [א-] / [HA]

נטילת לוגריתמים,

log log = log log+  +   יומן א-   -   יומן

ו ניקוי יומן H+You

-log H = - log log + log a-   -   יומן

לאחר מכן השתמשו בהגדרות של pH ו- pKa, והקצאת מונחים:

pH = pKa + log (A- / HA)

זוהי משוואת הנדרסון-הסלבאלך המפורסמת.

השתמש

משוואת הנדרסון-הסלבך משמשת להערכת ה- pH של פתרונות חיץ, וכן כיצד הם משפיעים על הריכוזים היחסיים של הבסיס המצומד והחומצה ב- pH.

כאשר הריכוז של הבסיס המצומד שווה לריכוז החומצה, היחס בין הריכוזים של שני המונחים שווה ל -1; ולכן הלוגריתם שלו שווה 0.

כתוצאה מכך pH = pKa, לאחר זה חשוב מאוד, שכן במצב זה יעילות החיץ הוא מקסימלי.

זה הרגיל לקחת את אזור ה- pH שבו קיבולת חיץ מקסימלית קיימת, כי שם pH = pka ± 1 יחידת pH.

יונים קבועים תרגילים

תרגיל 1

פתרון מדולל של חומצה חלשה יש את הריכוזים הבאים שיווי משקל: Unisociated חומצה = 0.065 M וריכוז בסיס מצומדות = 9 · 10-4 מ 'לחשב את קה ו pKa של חומצה.

ריכוז של יון מימן או יון הידרוניום שווה ריכוז בסיס מצומד, שכן הם באים יינון של חומצה אותו.

החלפת המשוואה:

Ka = [H+] [א-] / HA

החלפת המשוואה עבור הערכים שלהם בהתאמה:

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

= 1,246 · 10-5

וחישוב אז pKa שלה

pKa = - log Ka

= - יומן 1,246 · 10-5

= 4,904

תרגיל 2

חומצה חלשה בריכוז של 0.03 M, יש קבוע דיסוציאציה (Ka) = 1.5 · 10-4. חישוב: א) pH של הפתרון מימית; ב) מידת יינון החומצה.

בשיווי משקל הריכוז של החומצה שווה ל (0.03 M - x), כאשר x הוא כמות החומצה המנתקת. לכן, הריכוז של מימן או יון הידרוניום הוא x, כמו גם את הריכוז של בסיס מצומדות.

Ka = [H+] [א-] / [HA] = 1.5 · 10-6

[ח+] = [א-] = x

Y [HA] = 0.03 M - x. הערך הקטן של קה מציין כי החומצה כנראה ניתק מעט מאוד, כך (0.03 M - x) שווה בערך ל 0.03 M.

החלפת בק:

1,5 · 10-6 = x2 / 3 · 10-2

x2 Receives 4.5-8 M2

x = 2.12 x 10-4 M

וכמו x = [H+]

pH = - log [H+]

= - יומן [2.12 x 10-4]

pH = 3.67

ולבסוף לגבי מידת היינון: ניתן לחשב אותה באמצעות הביטוי הבא:

[ח+] או [א-] / HA] x 100%

(2.12 · 10-4 / 3 · 10-2) x 100%

0.71%

תרגיל 3

אני לחשב את קה מן אחוז יינון של חומצה, בידיעה כי הוא מיונן על ידי 4.8% מ ריכוז ראשוני של 1.5 · 10-3 M.

כדי לחשב את כמות החומצה כי הוא ionized נקבע 4.8%.

כמות מיננת = 1.5 · 10-3 M (4.8 / 100)

= 7.2 x 10-5 M

כמות זו של חומצה מיונן שווה לריכוז של הבסיס מצומד לריכוז של יון הידרוניום או יון מימן שיווי המשקל.

ריכוז החומצה בשיווי המשקל = הריכוז הראשוני של החומצה - כמות החומצה המיונן.

[HA] = 1.5 · 10-3 ז - 7.2 · 10-5 M

= 1,428 x 10-3 M

ואז לפתור את אותן משוואות

Ka = [H+] [א-] / [HA]

Ka = (7.2 · 10-5 M x 7.2 · 10-5 ז) / 1,428 10-3 M

= 3.63 x 10-6

pKa = - log Ka

= - יומן 3.63 x 10-6

5.44

הפניות

  1. כימיה. (s.f.). דיסוציאציה קבועה. מקור: chem.libretexts.org
  2. ויקיפדיה. (2018). דיסוציאציה קבועה. מקור: en.wikipedia.org
  3. K. W., דייוויס, R.E., פק, ל 'פ ו סטנלי, ג' ג כימיה. (2008) מהדורה שמינית. Cengage למידה.
  4. סגל א. ח. (1975). חישובים ביוכימיים. השני. מהדורה. ג 'ון ויילי ובניו. INC.
  5. Kabara E. (2018). כיצד לחשב את היוניזציה חומצה קבועה. מחקר. מקור:.