Ионное образование - Ion speciation
Видообразование ионов относится к изменяющейся концентрации различных форм с ионом в качестве рН из раствора изменений.
PH раствора монопротонной слабой кислоты можно выразить через степень диссоциации. После преобразования выражения, определяющего константу диссоциации кислоты , и положив pH = -log 10 [H + ], получаем
- pH = p K a - log ([AH] / [A - ])
Это форма уравнения Хендерсона-Хассельбаха . Из этого выражения можно вывести, что
- когда кислота диссоциирована на 1%, то есть, когда [AH] / [A - ] = 100, pH = p K a - 2
- когда кислота диссоциирована на 50%, то есть когда [AH] / [A - ] = 1, pH = p K a
- когда кислота диссоциирована на 99%, то есть когда [AH] / [A - ] = 0,01, pH = p K a + 2
Отсюда следует, что диапазон pH, в котором происходит частичная диссоциация кислоты, составляет примерно p K a ± 2. Это показано графически справа.
Практическое применение этих результатов состоит в том , что диапазон перехода рН из показателя рН приблизительно р К ± 1; цвет индикатора в его кислотной форме отличается от цвета конъюгированной основной формы. В переходном диапазоне обе формы находятся в равновесии, поэтому цвет промежуточный. За пределами переходного диапазона концентрация кислоты или конъюгированного основания составляет менее 10%, и преобладает цвет основных компонентов.
Слабая кислота может быть определена как кислота с р K с больше чем приблизительно -2. Кислота с p K a = -2 диссоциирует на 99% при pH 0, то есть в 1 М растворе HCl. Любая кислота с ap K a менее примерно -2 считается сильной кислотой . Считается, что сильные кислоты полностью диссоциированы. Там нет точной P K значения , которое различает сильные и слабые кислоты , потому что сильные кислоты, такие как серная кислоту , связаны в очень концентрированном растворе.
Расчет концентраций видов для полипротонной кислоты является более сложным, если значения p K не разделены четырьмя или более, поскольку три или более видов могут сосуществовать при заданном pH. Пример лимонной кислоты показан справа. Области pH, в которых существуют виды, сильно перекрываются, поскольку разница между последовательными значениями p K a мала. Опубликовано большое количество компьютерных программ для расчета равновесных концентраций веществ. Большинство из них могут справиться с гораздо более сложными равновесиями, чем кислотно-щелочные равновесия в растворе. Для получения подробной информации о программах общего назначения см. Компьютерные программы для расчета концентраций веществ в химическом равновесии .
Смотрите также
Рекомендации
- ^ Батлер, Джеймс Н. (1998). Ионное равновесие . Нью-Йорк: Вили. ISBN 0-471-58526-2.