Persamaan pengionan malar oleh Henderson Hasselbalch dan latihan

The pemalar pengionan (atau penceraian) adalah harta yang mencerminkan kecenderungan bahan untuk melepaskan ion hidrogen; iaitu, secara langsung berkaitan dengan kekuatan asid. Semakin besar nilai pemisahan pemisahan (Ka), semakin besar pembebasan ikatan hidrogen oleh asid.

Apabila ia datang kepada air, sebagai contoh, pengionannya dikenali sebagai 'autoprotolisis' atau 'autoionization'. Di sini, molekul air menghasilkan H⁺ yang lain, menghasilkan ion H₃O⁺ dan OH^-, seperti yang anda lihat dalam imej di bawah.

Pemisahan asid daripada larutan akueus boleh dijangkakan dengan cara berikut:

HA + H₂O    <=>  H₃O⁺     +       A^-

Di mana HA mewakili asid yang diioniskan, H₃O⁺ kepada ion hidronium, dan A^- pangkalan konjugatnya. Sekiranya Ka tinggi, sebahagian besar HA akan dipisahkan dan seterusnya akan menjadi kepekatan ion hidronium yang lebih besar. Peningkatan keasidan ini boleh ditentukan dengan memerhatikan perubahan dalam pH larutan, yang nilainya berada di bawah 7..

Indeks

• 1 baki ionisasi
  • 1.1 Ka
• Persamaan Henderson-Hasselbalch
  • 2.1 Penggunaan
• 3 Latihan pengionan berterusan
  • 3.1 Latihan 1
  • 3.2 Latihan 2
  • 3.3 Latihan 3
• 4 Rujukan

Imbangan ionisasi

Anak panah berganda dalam persamaan kimia atas menunjukkan bahawa keseimbangan ditetapkan antara reaktan dan produk. Oleh kerana semua keseimbangan mempunyai pemalar, perkara yang sama berlaku dengan pengionan asid dan dinyatakan seperti berikut:

K = [H₃O⁺] [A^-] / [HA] [H₂O]

Termodinamik berterusan Ka ditakrifkan dari segi aktiviti, tidak kepekatan. Walau bagaimanapun, dalam penyelesaian akueus cair aktiviti air, ia adalah kira-kira 1, dan aktiviti-aktiviti ion hidronium, asas konjugat dan asid undissociated berada berdekatan dengan kepekatan molar mereka.

Atas sebab-sebab ini, penggunaan pemalar pemisahan (ka) yang tidak termasuk kepekatan air telah diperkenalkan. Ini membenarkan bahawa pemisahan asid lemah boleh dijangkakan dengan cara yang lebih mudah, dan pemisahan pemisahan (Ka) dinyatakan dengan cara yang sama.

HA  <=> H⁺     +      A^-

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA]

Ka

Pemalar pemisahan (Ka) adalah satu bentuk ungkapan pemalar keseimbangan.

Kepekatan asid yang tidak dipisahkan, pangkalan konjugat dan hidronium atau ion hidrogen kekal malar apabila keadaan keseimbangan dicapai. Sebaliknya, kepekatan asas konjugat dan ion hidronium adalah sama.

Nilai mereka diberikan dalam kuasa 10 dengan eksponen negatif, jadi bentuk ekspresi Ka yang lebih mudah dan terkawal diperkenalkan, yang mereka panggil pKa.

pKa = - log Ka

PKa biasanya dirujuk sebagai pemalaridanan pemisahan asid. Nilai pKa adalah petunjuk jelas tentang kekuatan asid.

Asid-asid yang mempunyai nilai pKa lebih rendah atau lebih negatif daripada -1.74 (pKa ion hidronium) dianggap sebagai asid kuat. Walaupun asid yang mempunyai pKa lebih besar daripada -1.74, dianggap sebagai asid bukan kuat.

Persamaan Henderson-Hasselbalch

Dari ungkapan Ka, persamaan diperolehi daripada kegunaan yang besar dalam pengiraan analitik.

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA]

Mengambil logaritma,

log Ka = log H⁺  +   log A^-   -   log HA

Dan membersihkan log H⁺:

-log H = - log Ka + log A^-   -   log HA

Dengan menggunakan definisi pH dan pKa, dan mengkomposkan semula istilah:

pH = pKa + log (A^- / HA)

Ini adalah persamaan Henderson-Hasselbalch yang terkenal.

Guna

Persamaan Henderson-Hasselbach digunakan untuk menganggarkan pH penyelesaian penampan, serta bagaimana mereka mempengaruhi kepekatan relatif asas konjugat dan asid dalam pH.

Apabila kepekatan asas konjugasi adalah sama dengan kepekatan asid, nisbah antara kepekatan kedua-dua istilah adalah sama dengan 1; dan oleh itu, logaritmanya sama dengan 0.

Sebagai akibatnya pH = pKa, mempunyai ini sangat penting, kerana dalam keadaan ini kecekapan penampan adalah maksimum.

Adalah biasa untuk mengambil zon pH di mana kapasiti penampan maksimum wujud, di mana pH = pka ± 1 pH unit.

Latihan pengionan berterusan

Latihan 1

Larutan asid lemah dicairkan mempunyai kepekatan berikut pada keseimbangan: asid tidak dirinditkan = 0.065 M dan kepekatan asas konjugat = 9 · 10^-4 M. Kira Ka dan pKa asid.

Kepekatan ion hidrogen atau ion hidronium adalah sama dengan kepekatan asas konjugat, kerana ia berasal dari pengionan asid yang sama.

Penggantian dalam persamaan:

Ka = [H⁺] [A^-] / HA

Penggantian dalam persamaan untuk nilai masing-masing:

Ka = (9 · 10^-4 M) (9 · 10^-4 M) / 65 · 10^-3 M

= 1,246 · 10^-5

Dan menghitung kemudiannya pKa

pKa = - log Ka

= - log 1,246 · 10^-5

= 4,904

Latihan 2

Asid lemah dengan kepekatan 0.03 M, mempunyai pemalar pemisahan (Ka) = 1.5 · 10^-4. Kirakan: a) pH larutan akueus; b) tahap pengionan asid.

Pada keseimbangan kepekatan asid adalah sama dengan (0.03 M - x), di mana x ialah jumlah asid yang berisiko. Oleh itu, kepekatan ion hidrogen atau hidronium adalah x, seperti kepekatan asas konjugat.

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA] = 1.5 · 10^-6

[H⁺] = [A^-] = x

Y [HA] = 0.03 M - x. Nilai kecil Ka menunjukkan bahawa asid mungkin dipisahkan sangat sedikit, sehingga (0.03 M - x) kira-kira sama dengan 0.03 M.

Pengganti dalam Ka:

1,5 · 10^-6 = x² / 3 · 10^-2

x² = 4.5 · 10^-8 M²

x = 2.12 x 10^-4 M

Dan sebagai x = [H⁺]

pH = - log [H⁺]

= - log [2.12 x 10^-4]

pH = 3.67

Dan akhirnya mengenai tahap pengionan: ia boleh dikira dengan cara ungkapan berikut:

[H⁺] atau [A^-] / HA] x 100%

(2.12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) x 100%

0.71%

Latihan 3

Saya mengira Ka dari peratusan pengionan asid, dengan mengetahui bahawa ia diionkan sebanyak 4.8% dari kepekatan awal 1.5 · 10^-3 M.

Untuk mengira jumlah asid yang diionisasikan ditentukan oleh 4.8%.

Kuantiti terionisasi = 1.5 · 10^-3 M (4.8 / 100)

= 7.2 x 10^-5 M

Jumlah asid terionis ini sama dengan kepekatan asas konjugat dan kepekatan ion hidronium atau ion hidrogen dalam keseimbangan.

Kepekatan asid dalam keseimbangan = kepekatan awal asid - jumlah asid terkion.

[HA] = 1.5 · 10^-3 M - 7.2 · 10^-5 M

= 1,428 x 10^-3 M

Dan kemudian menyelesaikan dengan persamaan yang sama

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA]

Ka = (7.2 · 10^-5 M x 7.2 · 10^-5 M) / 1,428 · 10^-3 M

= 3.63 x 10^-6

pKa = - log Ka

= - log 3.63 x 10^-6

= 5.44

Rujukan

1. Chemistry FreeTexts. (s.f.). Pemisahan berterusan. Diperolehi daripada: chem.libretexts.org
2. Wikipedia. (2018). Pemisahan berterusan. Diperolehi daripada: en.wikipedia.org
3. Whitten, K. W., Davis, R.E., Peck, L. P. dan Stanley, G. G. Kimia. (2008) Edisi Kelapan. Pembelajaran Cengage.
4. Segel I. H. (1975). Pengiraan Biokimia. 2hb. Edisi. John Wiley & Sons. INC.
5. Kabara E. (2018). Bagaimana Menghitung Pengionan Asid Berterusan. Kajian. Diperolehi daripada: study.com.