Was ist eine Dissoziationskonstante?
Eine Dissoziationskonstante ist ein Maß dafür, wie schnell sich eine Verbindung in Ionen aufspaltet, wenn sie einem Lösungsmittel zugesetzt wird. Verbindungen mit einer hohen Dissoziationskonstante begünstigen die rechte Seite des Gleichgewichts, dh die Bildung von Ionen. Die am häufigsten verwendete Dissoziationskonstante ist die Bestimmung der Stärke von Säuren und Basen in wässrigen Lösungen.
Johannes Nicolaus Brønsted und Thomas Martin Lowry definierten Säuren als Protonendonoren und Basen als Protonenakzeptoren. Bei Zugabe zu Wasser ionisiert eine saure Verbindung leicht und spendet ein positiv geladenes Wasserstoffatom oder Proton. Die Stärke der gebildeten Säure hängt mit der Stabilität des Ions zusammen, das bei der Abgabe des Wasserstoffatoms gebildet wird.
Eine Säure der allgemeinen Formel HA dissoziiert in Wasser wie durch die Gleichung HA + H 2 O -> H + (aq) + A - (aq) beschrieben , wobei H 2 O Wasser ist, H + ein positiv geladenes Wasserstoffion ist , auch Proton genannt, und A - ist das negative Ion, das beim Spenden des Protons gebildet wird. Die Säuredissoziationskonstante K a ist gleich [H + ] [A - ] / [HA], wobei die eckigen Klammern die Konzentrationen der jeweiligen Verbindungen oder Ionen bezeichnen. Starke Säuren bevorzugen die rechte Seite dieser Gleichung, und schwache Säuren wie Essigsäure dissoziieren nur geringfügig, was bedeutet, dass sie die linke Seite der Gleichung bevorzugen.
Chlorwasserstoff dissoziiert leicht unter Bildung von Salzsäure, wenn er zu Wasser gegeben wird. Der K a -Wert für Salzsäure liegt zwischen 10 6 Mol pro Liter und 10 7 Mol pro Liter. Dies bedeutet, dass Hunderttausende von dissoziierten Ionen in Salzsäure vorliegen als nicht dissoziierte Moleküle. Die Messung der Wasserstoffionenkonzentration in einer Lösung ist eine weitere Methode zur Messung der Säurestärke. Dies nennt man potenz Wasserstoff (pH) und ist durch die Gleichung pH = -log 10 [H + ] gegeben. Stark saure Lösungen mit einer hohen H + -Konzentration haben einen niedrigen pH-Wert.
Wasser hat auch saure Eigenschaften, wenn auch viel weniger als Salzsäure oder sogar Essigsäure. Die elektrische Leitfähigkeit einer Lösung hängt von der Anwesenheit von Ionen in dieser Lösung ab, sodass die Stärke einer Säure durch Messen ihrer Leitfähigkeit unter Verwendung von Elektroden bestimmt werden kann. Daraus folgt, dass vollständig reines, destilliertes Wasser nicht leitend sein sollte, was jedoch nicht der Fall ist. Dies liegt daran, dass sich Wasser selbst dissoziiert und Wasserstoff- und Hydroxidionen bildet. Diese Dissoziation ist sehr schwach und wird als ionisches Produkt von Wasser K W bezeichnet .
Eine analoge Beziehungskonstante existiert, um die Stärke der Basen zu beschreiben. Eine allgemeine Base, B, bewirkt, dass Wasser unter Bildung von BH + - und OH - -Hydroxidionen dissoziiert. Die Stärke dieser Base ergibt sich aus der Basendissoziationskonstante K b , die gleich [BH + ] [OH - ] / [B] ist. Die Stärke der Base hängt von der Stabilität des BH + -Ions ab. Natriumhydroxid oder Kaliumhydroxid bilden hochstabile Basen und haben daher hohe Werte für K b .