Constantă de aciditate

Constanta de aciditate (Valoarea pKa) este o constantă care ne oferă informația în ce măsură o substanță este într-o stare de echilibru reversibil cu schimb de protoni hidratați (hidroniu) într-o soluție apoasă:

H A + H 2 O   ⇌   H 3 O + + A − {\displaystyle \mathrm {HA+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+A^{-}} } .

Ka este o constantă de echilibru, care exprimă tăria unui acid. Deseori se folosește logaritmul cu semn schimbat aplicat valorii constantei de aciditate, care este notat cu pKa, engl. acid.

Reacția acido-bazică

Reacția dintre un acid (HA) și o bază A− într-o soluție apoasă:

H A + H 2 O   ⇌   H 3 O + + A − {\displaystyle \mathrm {HA+H_{2}O\ \rightleftharpoons \ H_{3}O^{+}+A^{-}} }

După legea acțiunii maselor se poate scrie valoarea constantei K :

c ( H 3 O + ) ⋅ c ( A − ) c ( H A ) ⋅ c ( H 2 O ) = K {\displaystyle {\frac {c(\mathrm {H} _{3}\mathrm {O} ^{+})\cdot c(\mathrm {A} ^{-})}{c(\mathrm {HA} )\cdot c(\mathrm {H} _{2}\mathrm {O} )}}=K}

Deoarece concentrația în apă (c(H2O)) c(H2O) Ka

K a = c ( H 3 O + ) ⋅ c ( A − ) c ( H A ) {\displaystyle K_{\mathrm {a} }={\frac {c(\mathrm {H} _{3}\mathrm {O} ^{+})\cdot c(\mathrm {A} ^{-})}{c(\mathrm {HA} )}}}

Frecvent este valoarea negativă logaritmică Ka, care e dată ca așa numită valoare pKa.

p K a = − lg ⁡ ( K a ⋅ 1 l m o l ) = − lg ⁡ ( c ( H 3 O + ) ⋅ c ( A − ) c ( H A ) ⋅ 1 l m o l ) {\displaystyle \mathrm {p} K_{\mathrm {a} }=-\lg \left(K_{\mathrm {a} }\cdot 1\mathrm {\frac {l}{mol}} \right)=-\lg \left({\frac {c(\mathrm {H} _{3}\mathrm {O} ^{+})\cdot c(\mathrm {A} ^{-})}{c(\mathrm {HA} )}}\cdot 1\mathrm {\frac {l}{mol}} \right)}

Cu cât valoarea pKa este mai mică cu atât va fi acidul mai tare. Ca de exemplu în cazul acidului azotic HNO3. Gradul de disociere este 82 % , valoarea pKa = 1,32, pe când acidul acetic cu un grad de disociere (a protonilor) de 0,4 % are o valoare pKa = 4,75.

Valorile unor legături exprimate prin constantele: pKa- și pKb

Tăria acidului pKa Acid + H2O   ⇌   {\displaystyle \ \rightleftharpoons \ } H3O+ + Bază pKb Tăria bazei
f. tare −10 HClO4 ClO4− 24 f. slab
−10 HI I− 24
−6 HCl Cl− 20
−3 H2SO4 HSO4− 17
tare −1,74 H3O+ H2O 15,74 slab
−1,32 HNO3 NO3− 15,32
1,92 HSO4− SO42− 12,08
2,13 H3PO4 H2PO4− 11,87
2,22 [Fe(H2O)6]3+ [Fe(OH)(H2O)5]2+ 11,78
3,14 HF F− 10,68
3,75 HCOOH HCOO− 10,25
tărie medie 4,75 CH3COOH CH3COO− 9,25 tărie medie
4,85 [Al(H2O)6]3+ [Al(OH)(H2O)5]2+ 9,15
6,52 H2CO3 HCO3− 7,48
6,92 H2S HS− 7,08
7,20 H2PO4− HPO42− 6,80
slab 9,25 NH4+ NH3 4,75 tare
9,40 HCN CN− 4,60
10,40 HCO3− CO32− 3,60
12,36 HPO42− PO43− 1,64
13,00 HS− S2− 1,00
15,74 H2O OH− −1,74
f. slab 15,90 CH3CH2-OH CH3-CH2-O− −1,90 f. tare
23 NH3 NH2− −9
34 CH4 CH3− −20

Vezi și

  • acidimetrie
  • pH
  • hidroniu
  • efect inductiv

Bibliografie

  • I. Ion, A. Ion Chimie analitică. Echilibre chimice Editura Printech, București, 1999
  • Gabriela Alina Dumitrel, Doru Dumitrel Determinarea standardelor pH-metrice în diverși solvenți neapoși sau micști, Editura Politehnica, 2010