Che cos'è una costante di dissociazione?
Una costante di dissociazione è una misura della rapidità con cui un composto si divide in ioni quando viene aggiunto a un solvente. I composti che hanno un'alta costante di dissociazione favoriscono il lato destro dell'equilibrio, cioè la formazione di ioni. L'uso più comune delle costanti di dissociazione è determinare la forza di acidi e basi in soluzioni acquose.
Johannes Nicolaus Brønsted e Thomas Martin Lowry definiscono gli acidi come donatori di protoni e le basi come accettatori di protoni. Se aggiunto all'acqua, un composto acido si ionizza facilmente, donando un atomo di idrogeno carico positivamente, o protone. La forza dell'acido che si forma è correlata alla stabilità dello ione che si forma quando viene donato l'atomo di idrogeno.
Un acido di formula generale HA si dissocerà in acqua come descritto dall'equazione HA + H 2 O -> H + (aq) + A - (aq) , dove H 2 O è acqua, H + è uno ione idrogeno caricato positivamente , chiamato anche protone, e A - è lo ione negativo che si forma quando il protone viene donato. La costante di dissociazione acida K a è uguale a [H + ] [A - ] / [HA], dove le parentesi quadre indicano le concentrazioni dei rispettivi composti o ioni. Gli acidi forti favoriscono il diritto di questa equazione e gli acidi deboli, come l'acido acetico, si dissoceranno solo leggermente, nel senso che favoriscono il lato sinistro dell'equazione.
Quando aggiunto all'acqua, l'acido cloridrico si dissocia rapidamente per formare acido cloridrico. Il valore K per l'acido cloridrico è compreso tra 10 6 moli per litro e 10 7 moli per litro. Ciò significa che ci saranno centinaia di migliaia di ioni dissociati in più rispetto alle molecole non dissociate nell'acido cloridrico. La misurazione della concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione è un altro metodo per misurare la resistenza acida. Questo si chiama potenz idrogeno (pH) ed è dato dall'equazione pH = -log 10 [H + ]. Le soluzioni fortemente acide con un'alta concentrazione di H + hanno un pH basso.
L'acqua ha anche proprietà acide, sebbene molto meno dell'acido cloridrico o dell'acido acetico. La conducibilità elettrica di una soluzione dipende dalla presenza di ioni all'interno di quella soluzione, quindi la forza di un acido può essere determinata misurando la sua conduttività usando un elettrodo. Ne consegue che l'acqua distillata completamente pura dovrebbe essere non conduttiva, ma non è così. Questo perché l'acqua si auto-dissocerà per formare ioni idrogeno e idrossido. Questa dissociazione è molto debole e si chiama il prodotto ionico dell'acqua, KW .
Esiste un'analoga costante di relazione per descrivere la forza delle basi. Una base generale, B, farà dissociare l'acqua per formare ioni BH + e OH - idrossido. La forza di questa base è data dalla costante di dissociazione di base K b , che è uguale a [BH + ] [OH - ] / [B]. La forza della base dipende dalla stabilità dello ione BH + . L'idrossido di sodio o l'idrossido di potassio formano basi altamente stabili e quindi hanno valori elevati per K b .