Wikipedija

Konstanta disociacije kisline: Razlika med redakcijama

Pregledujte zgodovino interaktivno
← Starejše urejanjeNovejše urejanje →
Izbrisana vsebina Dodana vsebina
VizualnoVikibesedilo
Brez povzetka urejanja
Brez povzetka urejanja
Vrstica 1:
'''KislinskaKonstanta disociativna konstantakisline''' K<sub>a</sub> (tudi poznana tudi kot '''disociacijska konstanta kislostikisline''', '''konstanta disociacije kisline''' ali '''kislinsko-ionizacijska konstanta''') je kvantitativno merilo moči neke [[kislina|kisline]] - njene kislosti. Je [[kemijsko ravnotežje|konstanta ravnotežja]] ravnovesja za kemičnokemijsko reakcijo poznano kot [[disociacija]] (razpad molekul na enostavnejše molekule, atome, ione)v kemičnih reakcijah med kislinami in bazami.
To ravnovesje se lahko simbolno zapiše kot<ref>Lazarini F., Brenčič J.: Splošna in anorganska kemija. Ljubljana: FKKT (S. Kubelj), 2004, str 209. {{COBISS|ID=26239749}} </ref>:
 
HA ↔ A<sup>-</sup> + H<sup>+</sup>
 
kjer je HA splošna (generična) kislina, katera disocira zki razdelitvijodisociira na A<sup>-</sup>, poznano(poznan kot [[konjugativnakonjugirana baza]] baza kisline<ref>Lazarini F., Brenčič J.: Splošna in anorganska kemija. Ljubljana: FKKT (S. Kubelj), 2004, str 215.</ref>) in na vodikov [[ion]] ali [[proton]] H<sup>+</sup>, kateri,ki v primeru vodnih raztopin obstaja kot razredčen [[hidronskioksonijev ion]] (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>).
V prikazanem primeru, HA predstavlja acetatno kislino in A<sup>-</sup> acetatni ion. Kemičnim vrstam HA, A<sup>-</sup> in H<sup>+</sup> pravimo, da so v ravnovesju kadar se njihova koncentracija ne spreminja s časom. Disociativna konstanta (kislost) se največkrat zapiše kot kvocient ravnovesja koncentracij, ki jih predstavljajo [HA], [A<sup>-</sup>] in [H<sup>+</sup>]:
 
Konstanto kisline lahko izrazimo kot kvocient ravnotežnih koncentracij HA, A<sup>-</sup> in H<sup>+</sup>, ki jih predstavljajo [HA], [A<sup>-</sup>] in [H<sup>+</sup>]<ref>Lazarini F., Brenčič J.: Splošna in anorganska kemija. Ljubljana: FKKT (S. Kubelj), 2004, str 220-222.</ref>:
 
:<math alt="K_a equals the equilibrium concentration of the deprotonated form A-, times the equilibrium concentration of H+, all divided by the equilibrium concentration of the acid AH." >K_{\mathrm a} = \mathrm{\frac{[A^-] [H^+]}{[HA]}}</math>
'''K<sub>a</sub> = [A<sup>-</sup>][H<sup>+</sup>] / [HA]'''▼
 
Zaradi velikega razpona vrednosti, ki jih lahko ima konstanta K<sub>a</sub> se v praksi pogosteje uporablja vrednost '''pK<sub>a</sub>''', ki je enaka negativni vrednosti desetiškega [[logaritem|logaritma]] vrednosti K<sub>a</sub>:
 
Zaradi velikega obsega nivojev, ki jih zaobjema konstanta K<sub>a</sub> se v praksi pogosteje uporablja [[logaritemsko]] merilo kislinske disociativne konstante (kislosti).
'''pK<sub>a</sub>''', ki je enaka -log<sub>10</sub>K<sub>a</sub> se lahko tudi uporabi kot referenca za kislost:
 
▲:'''KpK<sub>a</sub> = [A-log<supsub>-10</supsub>][HK<supsub>+a</supsub>] / [HA]'''
 
'''pK<sub>a</sub> = -log<sub>10</sub>K<sub>a</sub>'''
 
Večja kot je vrednost pK<sub>a</sub>, manjša je disociacija in tem [[šibka kislina|šibkejša]] je kislina. [[Močna kislina]] je v vodi skoraj popolnoma disociirana.
 
Kisline lahko oddajo enega, nekatere pa tudi več protonov (lahko so monoprotične, diprotične, poliprotične).
Večja kot je vrednost pK<sub>a</sub> manjša je disociacija. Šibka [[kislina]] ima približno vrednost pK<sub>a</sub> med -2 in 12 v vodi. Kisline z pK<sub>a</sub> manjšim od -2 se smatrajo kot močne kisline. Močna kislina je popolnoma disociirana (razpadla) v vodni raztopini do tega, da je koncentracijo nerazpadle kisline nemogoče izmeriti, oceniti.
:monoprotična kislina: CH<sub>3</sub>COOH ↔ CH<sub>3</sub>COO<sup>-</sup> + H<sup>+</sup>
Vrednost pK<sub>a</sub> se spreminja s temperaturo in se ga lahko opiše kvalitativno na osnovi [[LeChatelierjevega principa]]: ko je reakcija [[endotermična]], se pK<sub>a</sub> zmanjša s povečanjem temperature. Obratno velja za [[eksotermna|eksotermične]] reakcije. Strukturni [[faktorji]], ki vplivajo na [[razpon]] kislosti zaobjemajo Paulingova pravila za konstante kislosti, [[induktivne]] učinke, [[mezometrične]] učinke in povezovanje vodika.
:diprotična kislina: H<sub>2</sub>SO<sub>4</sub> ↔ HSO<sub>4</sub><sup>-</sup> + H<sup>+</sup>
::::: HSO<sub>4</sub><sup>-</sup> ↔SO<sub>4</sub><sup>2-</sup> + H<sup>+</sup>
 
KvantitativnoZa obnašanjevsako kislinizmed inzapisanih baz sereakcij lahko razumenapišemo le,izraz čeza se pozna njihovo pKK<sub>a</sub> vrednost. PosebejPoliprotične [[pH]]kisline nekeimajo raztopinezato se lahko predvidi, če so njihove analitične vrednosti koncentracij inveč pK<sub>a</sub> vrednosti znane.
Mogoče je izračunati ravnovesno koncentracijo kislin in baz v raztopini kadar poznamo njihov [[pH]].
Ti izračuni najdejo mesto v različnih vejah kemije, biologije, medicine in geologije.
Na primer, mnogo zmesi, ki se jih uporablja pri zdravljenju je blagih kislin ali baz. Njihove pK<sub>a</sub> vrednosti skupaj z [[voda-oktanol particijskim koeficientom]] se lahko uporabi pri oceni razpona do katerega se neka zmes absorbira v krvni obtok.
 
pK<sub>a</sub> vrednosti so nepogrešljive v vodni kemiji in oceanografski kemiji, kjer je kislost vode osnovnega pomena. V živih bitjih so kislinsko-bazične [[homeostaze]] in [[kinetika]] encimov odvisne od pK<sub>a</sub> vrednosti mnogih kislin in baz prisotnih v celicah teh organizmov. ▼
V kemiji je poznavanje pK<sub>a</sub> vrednosti potrebno za pripravo posebnih vodnih raztopin s katerimi vzrdžujemo praktično konstanten [[pH]] in je osnova za kvantitativno poznavanje interakcij med kislinami ali bazami in kovinskimi ioni za nastanek kompleksnih spojin.▼
 
== Vplivi na vrednost pK<sub>a</sub>==
pK<sub>a</sub> vrednosti se lahko eksperimentalno določi s [[pH]] [[titracija|titracijo]], vendar so za vrednosti pK<sub>a</sub> manj kot 2 in več kot 11 potrebne [[spektrofotometrične]](elektromagnetni spekter) ali [[NMR]](nuclear magnetic resonance-atomska magnetna resonanca) meritve zaradi praktičnih težav pri merjenju [[pH]].
 
Sposobnost oddajanja protona (disociacije) je odvisna od strukture spojine. Pri organskih kislinah na kislost močno vplivajo: [[induktivni efekt|induktivni]] in [[resonančni efekt|resonančni (mezomerni) efekt]] [[funkcionalna skupina|funkcionalnih skupin]] ter možnost tvorbe intramolekularnih (znotraj molekule) [[vodikova vez|vodikovih vezi]].
 
Vrednost pK<sub>a</sub> se spreminja s temperaturo. Če je reakcija disociacije kisline [[endotermna reakcija|endotermna]], se pK<sub>a</sub> s povišanjem temperature zmanjša. Obratno velja za [[eksotermna reakcija|eksotermne]] reakcije.<ref>Atkins P.W., de Paula J.: Physical Chemistry. Oxford University Press, 2006. Poglavje 7.4: The Response of Equilibria to Temperature. {{COBISS|ID=27638277}}</ref>
 
== Pomen pK<sub>a</sub>==
 
Če poznamo pK<sub>a</sub> vrednost snovi in njeno koncentracijo, lahko predvidimo [[pH]] raztopine. Mogoče je izračunati tudi ravnovesno koncentracijo kislin in baz v raztopini, kadar poznamo pH raztopine. Zveza, ki povezuje te količine, se imenuje [[Henderson-Hasselbalchova enačba]]. Izračuni so pogosti v različnih vejah kemije, biologije, medicine in geologije.
Na primer, mnoge učinkovine, ki se uporabljajo pri zdravljenju, so šibke kisline ali baze. Če poznamo njihove pK<sub>a</sub> vrednosti in [[porazdelitveni koeficient]] v sistemu voda-oktanol, lahko ocenimo, v kolikšni meri se bodo [[absorpcija|absorbirale]] v krvni obtok.
 
▲pK<sub>a</sub> vrednosti so nepogrešljive v vodni kemiji vodnih raztopin in oceanografski kemiji, kjer je kislost vode osnovnega pomena. V živih bitjih sosta [[kislinsko-bazičnebazično [[homeostazeravnovesje]] in [[encimska kinetika|kinetika encimov]] encimov odvisneodvisna od pK<sub>a</sub> vrednosti mnogih kislin in baz, prisotnih v celicah teh organizmov.
▲V kemiji je poznavanje pK<sub>a</sub> vrednosti potrebno za pripravo [[pufer|pufrov]] (posebnih vodnih raztopin, s katerimi vzrdžujemo praktično konstanten [[pH]] raztopine) in je osnova za kvantitativno poznavanjerazumevanje interakcij med kislinami ali bazami in kovinskimi ioni zapri nastaneknastanku [[kompleksna spojina|kompleksnih spojin]].
 
== Določanje pK<sub>a</sub> ==
 
pK<sub>a</sub> vrednosti se lahko eksperimentalno določi s potenciometrično [[titracija|titracijo]]<ref> Martell A.E., Motekaitis R.J.: Determination and Use of Stability Constants. Wiley, 1992. ISBN 0471188174. Poglavje 4: Experimental Procedure for Potentiometric pH Measurement of Metal Complex Equilibria. (Povzeto po angleški Wikipediji: http://en.wikipedia.org/wiki/Acid_dissociation_constant ) </ref>, vendar le za vrednosti pK<sub>a</sub> med 2 in 11. Za vrednosti izven tega območja se poslužujemo [[spektrofotometrija|spektrofotometričnih]] ali [[jedrska magnetna resonanca|NMR]] metod.
 
Titracijo se izvaja v topilu z visoko [[ionska moč|ionsko močjo]] pri stalni temperaturi. Raztopini snovi, ki se ji določa pK<sub>a</sub>, se doda toliko močne kisline, da se doseže pH, pri katerem je snov popolnoma protonirana. Raztopino se nato titrira z močno bazo, dokler se ne doseže pH vrednosti, pri kateri je snov popolnoma deprotonirana. Tekom celotne titracije se meri pH v odvisnosti od volumna dodane baze in iz teh podatkov nato izriše [[titracijska krivulja|titracijsko krivuljo]]. Po Henderson-Hasselbalchovi enačbi je pK<sub>a</sub> enaka pH, ko je koncentracija protonirane oblike enaka koncentraciji neprotonirane oblike snovi. To točko se določi s pomočjo titracijske krivulje z metodo [[metoda najmanjših kvadratov|najmanjših kvadratov]].
 
== Viri ==
 
{{opombe|2}}
 
[[Kategorija:Kislinsko-bazna kemija]]
Pridobljeno iz »https://sl.wikipedia.org/wiki/Konstanta_disociacije_kisline«