Когда сильные кислоты помещаются в воду, они полностью диссоциируют. То есть вся кислота (HA) разделяется на протоны (H+) и их сопутствующие анионы (A¯).
Напротив, слабые кислоты, помещенные в водный раствор, полностью не диссоциируют. Степень их разделения описывается константой диссоциации Kа:
Kа = ([H+] [A¯]) ÷ [HA]
Величины в квадратных скобках - это концентрации протонов, анионов и интактной кислоты (HA) в растворе.
Kа полезен для расчета процента данной слабой кислоты, которая диссоциирует в растворе с известной кислотностью или pH.
Константа диссоциации по уравнениям
Напомним, что pH определяется как отрицательный логарифм концентрации протонов в растворе, который равен 10, возведенному в отрицательную степень концентрации протонов:
pH = -log10[ЧАС+] = 10- [H +]
[ЧАС+] = 10-pH
Kа и pKа связаны аналогичным образом:
pKа = -log10Kа = 10-Ка
Kа = 10-pKa
Если задан pKа и pH раствора кислоты, вычислить процент диссоциированной кислоты несложно.
Пример расчета диссоциации
Слабая кислота, HA, имеет pKа из 4,756. Если pH раствора составляет 3,85, какой процент кислоты диссоциирует?
Сначала конвертируем pKа к Kа и pH до [H +]:
Kа = 10-4.756 = 1,754 х 10-5
[ЧАС+] = 10-3.85 = 1,413 х 10-4
Теперь воспользуемся уравнением Kа = ([H+] [A¯]) ÷ [HA], с [H+] = [A¯]:
1,754 х 10-5 = [(1,413 x 10-4 М) (1,413 х 10-4 M)] ÷ [HA]
[HA] = 0,0011375 млн
Таким образом, процент диссоциации равен 1,413 x 10.-4 ÷ 0.0011375 = 0.1242 = 12.42%.