Σταθερά διάστασης οξέος
Μια σταθερά διάστασης οξέος, Ka, (γνωστή επίσης και ως σταθερά οξύτητας, ή σταθερά ιοντισμού οξέος) είναι μια ποσοτική μέτρηση της ισχύος ενό / From Wikipedia, the free encyclopedia
Μια σταθερά διάστασης οξέος, Ka, (γνωστή επίσης και ως σταθερά οξύτητας, ή σταθερά ιοντισμού οξέος) είναι μια ποσοτική μέτρηση της ισχύος ενός οξέος σε διάλυμα. Κάθε οξύ έχει διαφορετικό pKa. Είναι η σταθερά ισορροπίας μιας χημικής αντίδρασης γνωστής ως διάσταση στο περιβάλλον των αντιδράσεων οξέος-βάσης. Όσο μεγαλύτερη η τιμή του Ka, τόσο μεγαλύτερη η διάσταση των μορίων στο διάλυμα και συνεπώς πιο ισχυρό το οξύ. Άρα, ένα ισχυρό οξύ «θέλει» να απαλλαγεί από το πρωτόνιο [υδρογονοϊόν (H+)] πολύ περισσότερο από ένα ασθενές οξύ.
Να μη συγχέεται με το pH, που είναι το μέτρο του πόσο όξινο (ή αλκαλικό) είναι ένα διάλυμα. Μια μικρή ποσότητα ισχυρού οξέος στο νερό θα οδηγήσει σε ένα χαμηλό pH (π.χ. 2), ενώ η ίδια συγκέντρωση ασθενούς οξέος δεν οδηγήσει σε ένα τέτοιο χαμηλό pH (π.χ. 5).
Η ισορροπία της διάστασης του οξέος μπορεί να γραφτεί συμβολικά ως:
όπου HA είναι ένα γενικό οξύ που διίσταται διαιρούμενο σε A−, γνωστό ως η συζυγής βάση του οξέος και το υδρογονοϊόν ή πρωτόνιο, H+, που, στην περίπτωση των υδατικών διαλυμάτων, υπάρχει ως υδροξώνιο—με άλλα λόγια, ένα επιδιαλυτωμένο πρωτόνιο. Στο παράδειγμα του σχήματος, το HA αντιπροσωπεύει το αιθανικό οξύ, και το A− αντιπροσωπεύει το οξικό ιόν, τη συζυγή βάση. Τα HA, A− and H+ λέγεται ότι είναι σε ισορροπία όταν οι συγκεντρώσεις τους δεν μεταβάλλονται με την πάροδο του χρόνου. Η σταθερά διάστασης συνήθως γράφεται ως ένα πηλίκο των συγκεντρώσεων ισορροπίας (σε mol/L), που συμβολίζονται με [HA], [A−] και [H+]:
Λόγω των πολλών τάξεων μεγέθους που καλύπτονται από τις τιμές Ka, χρησιμοποιείται συνήθως στην πράξη μια λογαριθμική μέτρηση της σταθεράς διάστασης του οξέος. Η λογαριθμική σταθερά, pKa, που είναι ίση με −log10 Ka, αναφέρεται μερικές φορές (αλλά λαθεμένα) ως μια σταθερά διάστασης του οξέος:
Όσο πιο μεγάλη η τιμή του pKa, τόσο πιο μικρή η έκταση της διάστασης σε οποιοδήποτε δεδομένο pH (δείτε εξίσωση Χέντερσον-Χάσελμπαχ ([Henderson–Hasselbalch))—που σημαίνει τόσο πιο ασθενές το οξύ. Ένα ασθενές οξύ έχει μια τιμή pKa περίπου −2 έως 12 στο νερό. Οξέα με τιμή pKa μικρότερη από περίπου −2 θεωρούνται ως ισχυρά οξέα· ένα ισχυρό οξύ διίσταται σχεδόν πλήρως σε υδατικό διάλυμα, σε βαθμό που η συγκέντρωση του αδιάστατου οξέος δεν ανιχνεύεται. Οι τιμές του pKa για ισχυρά οξέα μπορούν, όμως, να εκτιμηθούν θεωρητικά ή με παρεκβολή από μετρήσεις σε μη υδατικούς διαλύτες στους οποίους η σταθερά διάστασης είναι πιο μικρή, όπως στο αιθανονιτρίλιο και το διμεθυλοσουλφοξείδιο.