Kas yra disociacijos konstanta?

Disociacijos konstanta yra matas, nurodantis, kaip lengvai junginys suskaidys į jonus, kai pridedamas prie tirpiklio. Didelę disociacijos konstantą turintys junginiai palankūs dešiniajai pusiausvyros pusei, tai yra jonų susidarymui. Dažniausiai naudojamos disociacijos konstantos – nustatyti rūgščių ir bazių stiprumą vandeniniuose tirpaluose.

Johannes Nicolaus Brønsted ir Thomas Martin Lowry apibrėžė rūgštis kaip protonų donorus, o bazes – kaip protonų akceptorius. Įdėjus į vandenį, rūgštinis junginys lengvai jonizuojasi, padovanodamas teigiamai įkrautą vandenilio atomą arba protoną. Susidariusios rūgšties stiprumas yra susijęs su jono, susidarančio dovanojant vandenilio atomą, stabilumu.

Bendrosios formulės HA rūgštis disocijuos vandenyje, kaip aprašyta lygtyje HA + H2O -> H+(aq) + A-(aq), kur H2O yra vanduo, H+ yra teigiamai įkrautas vandenilio jonas, dar vadinamas protonu, ir A- yra neigiamas jonas, susidarantis dovanojant protoną. Rūgščių disociacijos konstanta Ka lygi [H+][A-]/[HA], kur laužtiniuose skliaustuose žymima atitinkamų junginių arba jonų koncentracija. Stiprios rūgštys teikia pirmenybę šios lygties dešiniajai pusei, o silpnos rūgštys, pvz., acto rūgštis, disocijuos tik šiek tiek, o tai reiškia, kad jos palankiai vertina kairę lygties pusę.

Įpiltas į vandenį, vandenilio chloridas lengvai disocijuoja, sudarydamas druskos rūgštį. Vandenilio chlorido rūgšties Ka vertė yra nuo 106 molių litre iki 107 molių litre. Tai reiškia, kad druskos rūgštyje disocijuotų jonų bus šimtais tūkstančių daugiau nei nediocijuotų molekulių. Vandenilio jonų koncentracijos tirpale matavimas yra dar vienas rūgšties stiprumo matavimo metodas. Tai vadinama potenziniu vandeniliu (pH) ir gaunama pagal lygtį pH=-log10[H+]. Stipriai rūgščių tirpalų, kurių H+ koncentracija yra didelė, pH yra žemas.

Vanduo taip pat turi rūgščių savybių, nors daug mažiau nei druskos rūgštis ar net acto rūgštis. Tirpalo elektrinis laidumas priklauso nuo jonų buvimo tame tirpale, todėl rūgšties stiprumą galima nustatyti išmatuojant jos laidumą naudojant elektrodus. Iš to išplaukia, kad visiškai grynas distiliuotas vanduo turi būti nelaidus, bet taip nėra. Taip yra todėl, kad vanduo savaime išsiskirs, sudarydamas vandenilio ir hidroksido jonus. Ši disociacija yra labai silpna ir vadinama joniniu vandens produktu KW.

Egzistuoja analogiška santykio konstanta, apibūdinanti bazių stiprumą. Bendroji bazė B sukels vandens disociją ir sudarys BH+ ir OH- hidroksido jonus. Šios bazės stiprumą suteikia bazės disociacijos konstanta Kb, kuri lygi [BH+][OH-]/[B]. Pagrindo stiprumas priklauso nuo BH+ jono stabilumo. Natrio hidroksidas arba kalio hidroksidas sudaro labai stabilias bazes, todėl jų Kb vertės yra didelės.