ค่าคงที่การแยกตัวคืออะไร?

ค่าคงที่ความร้าวฉานคือการวัดว่าสารประกอบจะแยกออกเป็นไอออนได้อย่างไรเมื่อถูกเพิ่มเข้าไปในตัวทำละลาย สารประกอบที่มีค่าการแยกตัวสูงจะคงที่อยู่ทางด้านขวาของดุลยภาพนั่นคือการก่อตัวของไอออน ค่าคงที่การแยกตัวที่ใช้กันมากที่สุดคือการหาค่าความแข็งแรงของกรดและเบสในสารละลายน้ำ

โยฮันเนสนิโคลัสบรูนสเตดและโธมัสมาร์ตินโลว์รีย์กำหนดกรดเป็นผู้บริจาคโปรตอนและเบสเป็นตัวรับโปรตอน เมื่อเติมลงไปในน้ำสารประกอบที่เป็นกรดจะทำให้เป็นไอออนได้อย่างง่ายดายโดยบริจาคอะตอมไฮโดรเจนที่มีประจุบวกหรือโปรตอน ความแข็งแรงของกรดที่เกิดขึ้นนั้นสัมพันธ์กับความเสถียรของไอออนที่เกิดขึ้นเมื่ออะตอมไฮโดรเจนถูกบริจาค

กรดของสูตรทั่วไป HA จะแยกตัวออกจากน้ำตามที่อธิบายโดยสมการ HA + H 2 O -> H + (aq) + A - (aq) โดยที่ H 2 O เป็นน้ำ H + เป็นไอออนไฮโดรเจนที่มีประจุบวก เรียกอีกอย่างว่าโปรตอนและ A - เป็นไอออนลบที่เกิดขึ้นเมื่อมีการบริจาคโปรตอน ค่าคงตัวของการแยกตัวของกรด K a เท่ากับ [H + ] [A - ] / [HA] โดยที่วงเล็บเหลี่ยมแสดงถึงความเข้มข้นของสารประกอบหรือไอออนที่เกี่ยวข้อง กรดแก่นั้นโปรดปรานทางด้านขวาของสมการนี้และกรดอ่อน ๆ เช่นกรดอะซิติกจะแยกตัวออกไปเพียงเล็กน้อยซึ่งหมายความว่าพวกมันชอบด้านซ้ายของสมการ

เมื่อเติมลงไปในน้ำไฮโดรเจนคลอไรด์จะแตกตัวเป็นกรดไฮโดรคลอริกทันที ค่า K a สำหรับกรดไฮโดรคลอริกอยู่ระหว่าง 10 6 โมลต่อลิตรและ 10 7 โมลต่อลิตร ซึ่งหมายความว่าจะมีไอออนที่แยกตัวออกมาหลายแสนครั้งมากกว่าโมเลกุลที่ไม่แยกตัวในกรดไฮโดรคลอริก การวัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนในสารละลายเป็นอีกวิธีหนึ่งในการวัดความแข็งแรงของกรด สิ่งนี้เรียกว่า potenz ไฮโดรเจน (pH) และได้รับโดยสมการ pH = -log 10 [H + ] สารละลายที่เป็นกรดอย่างรุนแรงที่มีความเข้มข้น H + สูงมีค่า pH ต่ำ

น้ำก็มีคุณสมบัติเป็นกรดแม้ว่าจะน้อยกว่ากรดไฮโดรคลอริกหรือกรดอะซิติก ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายขึ้นอยู่กับการปรากฏตัวของไอออนภายในสารละลายนั้นดังนั้นความสามารถของกรดจะถูกกำหนดโดยการวัดค่าการนำไฟฟ้าโดยใช้ขั้วไฟฟ้า มันตามมาว่าน้ำกลั่นที่บริสุทธิ์และสมบูรณ์ควรจะไม่นำไฟฟ้า แต่นี่ไม่ใช่กรณี นี่เป็นเพราะน้ำจะแยกตัวออกจากกันเพื่อสร้างไอออนของไฮโดรเจนและไฮดรอกไซด์ ความร้าวฉานนี้อ่อนมากและเรียกว่าผลิตภัณฑ์ไอออนิกของน้ำ, K W

ค่าคงที่ความสัมพันธ์แบบอะนาล็อกมีอยู่เพื่ออธิบายความแข็งแกร่งของฐาน ฐานทั่วไป B จะทำให้น้ำแตกตัวเป็น BH + และ OH - ไฮดรอกไซด์ไอออน ความแข็งแรงของฐานนี้จะได้รับจากค่าคงที่การแยกฐาน K K ซึ่งเท่ากับ [BH + ] [OH - ] / [B] ความแข็งแรงของฐานขึ้นอยู่กับความเสถียรของไอออน BH + โซเดียมไฮดรอกไซด์หรือโพแทสเซียมไฮดรอกไซด์เป็นฐานที่มีความเสถียรสูงดังนั้นจึงมีค่าสูงสำหรับ K b