Wat is een dissociatieconstante?
Een dissociatieconstante is een maat voor hoe gemakkelijk een verbinding zal splitsen in ionen wanneer deze wordt toegevoegd aan een oplosmiddel. Verbindingen met een hoge dissociatieconstante geven de voorkeur aan de rechterkant van het evenwicht, dat wil zeggen de vorming van ionen. Het meest gebruikelijke gebruik van dissociatieconstanten is het bepalen van de sterkte van zuren en basen in waterige oplossingen.
Johannes Nicolaus Brønsted en Thomas Martin Lowry definieerden zuren als protondonoren en basen als protonenacceptoren. Bij toevoeging aan water zal een zure verbinding gemakkelijk ioniseren, waardoor een positief geladen waterstofatoom of proton wordt gedoneerd. De sterkte van het gevormde zuur is gerelateerd aan de stabiliteit van het gevormde ion wanneer het waterstofatoom wordt gedoneerd.
Een zuur met de algemene formule HA zal dissociëren in water zoals beschreven door de vergelijking HA + H20 -> H + (aq) + A - (aq) , waar H20 water is, is H + een positief geladen waterstofion , ook een proton genoemd, en A - is het negatieve ion dat wordt gevormd wanneer het proton wordt gedoneerd. De zuurdissociatieconstante Ka is gelijk aan [H + ] [A - ] / [HA], waarbij de vierkante haakjes de concentraties van de respectieve verbindingen of ionen aangeven. Sterke zuren geven de voorkeur aan de rechterkant van deze vergelijking en zwakke zuren, zoals azijnzuur, zullen slechts weinig dissociëren, wat betekent dat ze de voorkeur geven aan de linkerkant van de vergelijking.
Bij toevoeging aan water dissocieert waterstofchloride gemakkelijk onder vorming van zoutzuur. De K a- waarde voor zoutzuur ligt tussen 106 mol per liter en 107 mol per liter. Dit betekent dat er honderdduizenden meer gedissocieerde ionen zullen zijn dan niet-gedissocieerde moleculen in zoutzuur. De meting van waterstofionconcentratie in een oplossing is een andere methode voor het meten van de zuursterkte. Dit wordt potenzwaterstof (pH) genoemd en wordt gegeven door de vergelijking pH = -log 10 [H + ]. Sterk zure oplossingen met een hoge H + -concentratie hebben een lage pH.
Water heeft ook zure eigenschappen, hoewel veel minder dan van zoutzuur of zelfs azijnzuur. De elektrische geleidbaarheid van een oplossing hangt af van de aanwezigheid van ionen in die oplossing, dus de sterkte van een zuur kan worden bepaald door de geleidbaarheid ervan te meten met behulp van elektroden. Hieruit volgt dat volledig zuiver, gedestilleerd water niet-geleidend zou moeten zijn, maar dit is niet het geval. Dit komt omdat water zichzelf dissocieert om waterstof- en hydroxide-ionen te vormen. Deze dissociatie is erg zwak en wordt het ionische product van water, K W, genoemd .
Een analoge relatieconstante bestaat om de sterkte van basen te beschrijven. Een algemene base, B, zorgt ervoor dat water dissocieert om BH + en OH - hydroxide-ionen te vormen. De sterkte van deze base wordt gegeven door de base-dissociatieconstante Kb, die gelijk is aan [BH + ] [OH - ] / [B]. De sterkte van de base hangt af van de stabiliteit van het BH + -ion. Natriumhydroxide of kaliumhydroxide vormen zeer stabiele basen en hebben daarom hoge waarden voor Kb.