Henderson Hasselbalch ile sabit iyonlaşma denklemi ve alıştırmalar

iyonlaşma sabiti (veya ayrılma), bir maddenin hidrojen iyonlarını serbest bırakma eğilimini yansıtan bir özelliktir; yani, bir asidin gücü ile doğrudan ilgilidir. Ayrılma sabiti (Ka) değeri ne kadar yüksek olursa, asit tarafından hidrojen bağlarının salımı o kadar büyük olur.

Suya gelince, örneğin, iyonlaşması “autoprotolisis” veya “autoionization” olarak bilinir. Burada, bir su molekülü bir H verir⁺ diğerine H iyonlarını üretme₃Ey⁺ ve OH^-, Aşağıdaki resimde gördüğünüz gibi.

Bir asidin sulu bir çözeltiden ayrışması aşağıdaki şekilde şematikleştirilebilir:

HA + H₂Ey    <=>  'H₃Ey⁺     +       bir^-

HA iyonize edilmiş asidi temsil ettiğinde, H₃Ey⁺ hidronyum iyonuna ve A^- eşlenik tabanı. Ka yüksek ise, HA'nın daha büyük bir kısmı ayrışacaktır ve sonuç olarak daha yüksek bir hidronyum iyonu konsantrasyonu olacaktır. Asitlikte bu artış, değeri 7'nin altında olan çözeltinin pH'ında bir değişiklik gözlemlenerek belirlenebilir..

indeks

• 1 İyonlaşma dengesi
  • 1.1 Ka
• 2 Henderson-Hasselbalch denklemi
  • 2.1 kullanımı
• 3 İyonlaşma sabit egzersizleri
  • 3.1 Egzersiz 1
  • 3.2 Egzersiz 2
  • 3.3 Alıştırma 3
• 4 Kaynakça

İyonlaşma dengesi

Üst kimyasal denklemdeki çift oklar, reaktanlarla ürün arasında bir denge kurulduğunu göstermektedir. Tüm dengelerin bir sabiti olduğu için, aynısı bir asidin iyonlaşmasıyla olur ve aşağıdaki şekilde ifade edilir:

K = [H₃Ey⁺] [A^-] / [HA] [H₂O]

Termodinamik olarak sabit Ka, konsantrasyonlar yerine faaliyetler olarak tanımlanır. Bununla birlikte, seyreltik sulu çözeltilerde suyun etkinliği yaklaşık 1'dir ve hidronyum iyonu, eşlenik baz ve ayrışmamış asidin aktiviteleri molar konsantrasyonlarına yakındır..

Bu nedenlerden dolayı, su konsantrasyonu içermeyen ayrılma sabitinin (ka) kullanımı tanıtıldı. Bu, zayıf asidin ayrışmasının daha basit bir şekilde şematikleştirilebilmesini ve ayrışma sabitinin (Ka) aynı şekilde ifade edilmesini sağlar..

It has  <=> 'H⁺     +      bir^-

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA]

Ka

Ayrışma sabiti (Ka), bir denge sabiti ifadesinin bir şeklidir.

Ayrışmayan asit, konjugat baz ve hidronyum veya hidrojen iyonunun konsantrasyonları, denge durumuna ulaşıldığında sabit kalır. Öte yandan, konjugat baz ve hidronyum iyonu konsantrasyonu tamamen aynıdır..

Değerleri, negatif üsleri olan 10'luk güçlerde verilmiştir, bu nedenle pKa olarak adlandırılan daha basit ve yönetilebilir bir Ka ifadesi biçimi tanıtılmıştır..

pKa = - log Ka

PKa'ya genellikle asit ayrışma sabiti denir. PKa'nın değeri, bir asidin kuvvetinin açık bir göstergesidir.

PKa değeri -1.74'ten (hidronyum iyonunun pKa'sı) daha düşük veya daha negatif olan asitler, güçlü asitler olarak kabul edilir. PKa’ya -1,74’ten daha büyük asitler, güçlü olmayan asitler olarak kabul edilir..

Henderson-Hasselbalch denklemi

Ka ifadesinden analitik hesaplamalarda muazzam fayda sağlayan bir denklem elde edilir..

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA]

Logaritma alarak,

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

Ve H günlüğünü temizle⁺:

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

Daha sonra pH ve pKa tanımlarını kullanarak ve yeniden gruplandırma terimleri:

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

Bu, ünlü Henderson-Hasselbalch denklemidir..

kullanım

Henderson-Hasselbach denklemi, tampon çözeltilerin pH'ını ve ayrıca konjugat bazının ve pH içindeki asidin göreceli konsantrasyonlarını nasıl etkilediklerini tahmin etmek için kullanılır..

Konjugat bazının konsantrasyonu asidin konsantrasyonuna eşit olduğunda, her iki terimin konsantrasyonları arasındaki oran 1'e eşittir; ve bu nedenle, logaritması 0'a eşittir.

Sonuç olarak, pH = pKa, bu çok önemlidir, çünkü bu durumda tampon verimliliği maksimumdur.

Maksimum tampon kapasitesinin bulunduğu pH bölgesini, pH = pka ± 1 pH birimini almak normaldir..

İyonlaşma sabit egzersizleri

Egzersiz 1

Zayıf bir asidin seyreltilmiş çözeltisi, dengede şu konsantrasyonlara sahiptir: ayrışmamış asit = 0.065 M ve konjugat baz konsantrasyonu = 9-10^-4 M. Asitin Ka ve pKalarını Hesapla.

Hidrojen iyonu veya hidronyum iyonu konsantrasyonu, aynı asidin iyonizasyonundan geldiklerinden konjugat bazının konsantrasyonuna eşittir..

Denklemde yer değiştirme:

Ka = [H⁺] [A^-] / HA

Denklemde kendi değerleri için değiştirme:

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

= 1.246 · 10^-5

Ve pKa sonra hesaplanması

pKa = - log Ka

= - kütük 1.246 · 10^-5

= 4.904

Egzersiz 2

0.03 M konsantrasyonda zayıf bir asit, ayrışma sabitine (Ka) = 1.5 · 10 sahiptir.^-4. Hesaplayın: a) sulu çözeltinin pH'ı; b) asidin iyonlaşma derecesi.

Dengede, asidin konsantrasyonu eşittir (0.03 M - x), ki burada x ayrışan asidin miktarıdır. Bu nedenle, hidrojen veya hidronyum iyonu konsantrasyonu, konjüge bazın konsantrasyonu gibi, x'tir..

Ka = [H⁺] [A^-] / [HA] = 1,5 · 10^-6

[ 'H⁺] = [A^-] = x

Y [HA] = 0,03 M - x. Ka'nın küçük değeri, asidin muhtemelen çok az ayrıldığını gösterir, böylece (0.03 M - x), yaklaşık olarak 0.03 M'ye eşittir..

Ka'da değiştirme:

1,5 · 10^-6 = x² / 3 · 10^-2

x² = 4.5 · 10^-8 M²

x = 2,12 x 10^-4 M

Ve x = [H olarak⁺]

pH = - log [H⁺]

= - log [2.12 x 10^-4]

pH = 3,67

Ve nihayet iyonlaşma derecesi ile ilgili olarak: Aşağıdaki ifade ile hesaplanabilir:

[ 'H⁺] veya [A^-] / HA] x% 100

(2.12 · 10^-4 / 3 · 10^-2) x% 100

% 0,71

Egzersiz 3

Ka'yı bir asitin iyonlaşma yüzdesinden hesaplıyorum, bunun başlangıçtaki 1.5 · 10 konsantrasyonundan% 4.8 oranında iyonize olduğunu bilerek.^-3 M.

Miktarı hesaplamak için iyonize edilen asidin% 4,8 oranında olduğu belirlenmiştir..

İyonize miktar = 1.5 · 10^-3 M (4.8 / 100)

= 7.2 x 10^-5 M

İyonize asitin bu miktarı konjugat bazının konsantrasyonuna ve dengedeki hidronyum iyonunun veya hidrojen iyonunun konsantrasyonuna eşittir.

Dengedeki asidin konsantrasyonu = asidin başlangıçtaki konsantrasyonu - iyonize asidin miktarı.

[HA] = 1,5 · 10^-3 M - 7,2 · 10^-5 M

= 1.428 x 10^-3 M

Ve sonra aynı denklemlerle çözme

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

= - günlük 3,63 x 10^-6

= 5.44

referanslar

1. Kimya LibreTexts. (N.D.). Ayrışma sabiti. Şu kaynaktan alındı: chem.libretexts.org
2. Vikipedi. (2018). Ayrışma sabiti. Alınan: en.wikipedia.org
3. Whitten, K.W., Davis, R.E., Peck, L.P. ve Stanley, G. G. Chemistry. (2008) Sekizinci Baskı. Cengage Öğrenme.
4. Segel I. H. (1975). Biyokimyasal hesaplamalar. 2. Sürümü. John Wiley ve Oğulları. INC.
5. Kabara E. (2018). Asit İyonlaşma Sabiti Nasıl Hesaplanır? Çalışma. Alınan: study.com.