Co to jest stała dysocjacji?
Stała dysocjacji jest miarą tego, jak łatwo związek rozdzieli się na jony po dodaniu do rozpuszczalnika. Związki o wysokiej stałej dysocjacji sprzyjają prawej stronie równowagi, czyli tworzeniu jonów. Najczęstszym zastosowaniem stałych dysocjacji jest określenie siły kwasów i zasad w roztworach wodnych.
Johannes Nicolaus Brønsted i Thomas Martin Lowry zdefiniowali kwasy jako donory protonów, a zasady jako akceptory protonów. Po dodaniu do wody związek kwasowy łatwo jonizuje się, dając dodatnio naładowany atom wodoru lub proton. Wytrzymałość utworzonego kwasu jest związana ze stabilnością jonu powstającego podczas oddawania atomu wodoru.
Kwas o ogólnym wzorze HA dysocjuje w wodzie, jak opisano równaniem HA + H 2 O -> H + (aq) + A - (aq) , gdzie H2O oznacza wodę, H + oznacza dodatnio naładowany jon wodoru , zwany także protonem, a A - jest ujemnym jonem powstającym podczas oddawania protonu. Stała dysocjacji kwasu Ka jest równa [H + ] [A - ] / [HA], gdzie nawiasy kwadratowe oznaczają stężenia odpowiednich związków lub jonów. Silne kwasy faworyzują prawo od tego równania, a słabe kwasy, takie jak kwas octowy, tylko nieznacznie się dysocjują, co oznacza, że faworyzują lewą stronę równania.
Po dodaniu do wody chlorowodór łatwo dysocjuje z wytworzeniem kwasu chlorowodorowego. Wartość K dla kwasu chlorowodorowego wynosi od 106 moli na litr do 107 moli na litr. Oznacza to, że będzie setek tysięcy więcej zdysocjowanych jonów niż niezdysocjowanych cząsteczek w kwasie solnym. Pomiar stężenia jonów wodorowych w roztworze jest kolejną metodą pomiaru mocy kwasu. Nazywa się to wodorem potenzowym (pH) i jest podane równaniem pH = -log 10 [H + ]. Silnie kwaśne roztwory o wysokim stężeniu H + mają niskie pH.
Woda ma również właściwości kwasowe, choć znacznie mniej niż kwas solny, a nawet kwas octowy. Przewodność elektryczna roztworu zależy od obecności jonów w tym roztworze, więc wytrzymałość kwasu można określić, mierząc jego przewodność za pomocą elektrod. Wynika z tego, że całkowicie czysta woda destylowana powinna być nieprzewodząca, ale tak nie jest. Wynika to z faktu, że woda ulegnie dysocjacji, tworząc jony wodoru i wodorotlenków. Ta dysocjacja jest bardzo słaba i nazywa się produktem jonowym wody, K W.
Analogiczna stała zależności istnieje w celu opisania siły zasad. Ogólna zasada, B, spowoduje dysocjację wody z utworzeniem jonów wodorotlenkowych BH + i OH - . Siła tej zasady jest wyrażona przez stałą dysocjacji zasady Kb, która jest równa [BH + ] [OH - ] / [B]. Siła zasady zależy od stabilności jonu BH + . Wodorotlenek sodu lub wodorotlenek potasu tworzą wysoce stabilne zasady, a zatem mają wysokie wartości Kb.