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jql1314金虫 (著名写手)
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离解常数和pH，酸浓度关系
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已知一种弱酸盐的离解常数为pKa=2154，如何计算溶液的pH？该酸浓度又是多少？ 不好意思，时间长了不用这些，都忘了，老了 |
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xichen4834
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jql1314(金币+1,VIP+0):谢谢支持 10-17 20:39
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酸度系数=pKa酸度系数，又名酸离解常数，代号Ka值，在化学及生物化学中，是指一个特定的平衡常数，以代表一种酸离解氢离子的能力。该平衡状况是指由一种酸（HA）中，将氢离子（即一粒质子）转移至水（H2O）。水的浓度（[H2O]）是不会在系数中显示的。离解的化学反应为： 平衡状况亦会以氢离子来表达，反映出酸质子理论： 平衡常数的方程式为： 由於在不同的酸这个常数会有所不同，所以酸度系数会以常用对数的加法逆元，以符号pKa，来表示： 一般来说，较大的Ka值（或较少的pKa值）代表较强的酸，这是由於在同一的浓度下，离解的能力较强。 利用酸度系数，可以容易的计算酸的浓度、共轭碱、质子及氢氧离子。如一种酸是部份中和，Ka值是可以用来计算出缓冲溶液的pH值。在亨德森-哈塞尔巴尔赫方程亦可得出以上结论。 酸度系数与碱度系数的关系 由於HA与A的电离作用就等同於水的自我离子化，酸度系数与碱度系数的积就相等於水的离解常数（Kw），在25℃下即1.0 × 10。 由於Ka与Kb的积是一常数，较强的酸即代表较弱的共轭碱；较弱的酸，则代表较强的共轭碱。 影响酸碱强度的因素 作为一个平衡常数，酸度系数Ka是以反应物与化合物，更准确的应是质子化状态（AH）与脱质子化状态（A）的自由能差ΔG°来计算。分子的相互作用偏向脱质子化状态时会提升Ka值（因[A]与[AH]的比增加），或是降低pKa值。相反的，分子作用偏向质子化状态时，Ka值会下降，或提升pKa值。 举例假设AH在质子化状态下释放一个氢键给原子X，这个氢键在脱质子化状态下是欠缺的。因质子化状态有著氢键的优势，pKa值随之而上升（Ka下降）。pKa值的转移量可以透过以下方程式从ΔG°的改变来计算： 其他的分子相互作用亦可以转移pKa值：只要在一个分子的滴定氢附近加入一个抽取电子的化学基（如氧、卤化物、氰基或甚至苯基），就能偏向脱质子化状态（当质子离解时须稳定馀下的电子）使pKa值下降。例如将次氯酸连续氧化，就能得出不断上升的Ka值：HClO < HClO2 < HClO3 < HClO4。次氯酸（HClO）与过氯酸（HClO4）Ka值的差约为11个数量级（约11个pKa值的转移）。静电的相互作用亦可对平衡状态有所影响，负电荷的存在会影响带负电、脱质子化物质的形成，从而提升了pKa值。这即是分子中的一组化学基的离子化，会影响另一组的pKa值。 富马酸及马来酸是pKa值转移的经典例子。它们两者都有相同的分子结构，以两组双键碳原子来分隔两组羧酸。富马酸是反式异构体，而马来酸则是顺式异构体。按照其对称性，有人会想这两个羧酸拥有同样约为4的pKa值。在富马酸可以说是接近的推论，它的pKa值约为3.5及4.5。相反，马来酸却有著约1.5及6.5的pKa值。这是因当其中一个羧酸脱质子化时，另一组却形成一强烈的氢键与它连合，整体上来说，这个改变偏向了脱质子化状态下接受氢键的羧酸（由约4降至1.5），及偏向质子化状态下放出氢键的羧酸（由约4上升至6.5）。 pKa值的重要性 pKa值会影响一物质的特徵，例如活跃性、水溶性及光谱性质。在生物化学上，蛋白质及胺基酸侧链的pKa值是对酶的活跃性及蛋白质的稳定性十分重要。 一般物质的pKa值 除了那些pKa值低於-1.76的物质，以下列出一般物质在25℃水下量度的pKa值： - 25.00：氟锑酸 - 15.00：摩酸 - 10.00：氟硫酸 - 10.00：高氯酸 - 10.00：氢碘酸 - 9.00：氢溴酸 - 8.00：盐酸 - 3.00、1.99：硫酸 - 2.00：硝酸 - 1.76：水合氢离子 3.15：氢氟酸 3.60：碳酸 3.75：甲酸 4.04：抗坏血酸（维生素C） 4.19：琥珀酸 4.20：苯甲酸 4.63：苯胺* 4.74：醋酸 4.76：柠檬酸二氢根离子 5.21：吡啶* 6.40：柠檬酸一氢根离子 6.99：乙二胺* 7.00：硫化氢、咪唑*（作为酸） 7.50：次氯酸 9.25：氨* 9.33：苯甲胺* 9.81：三甲胺* 9.99：酚 10.08：乙二胺* 10.66：甲胺* 10.73：二甲胺* 10.81：乙胺* 11.01：三乙胺* 11.09：二乙胺* 11.65：过氧化氢 12.50：胍* 12.67：磷酸一氢根离子（磷酸盐） 14.58：咪唑（作为碱） - 19.00（pKb）：氨基化钠 37.00：二异丙基胺基锂（LDA） 45.00：丙烷 50.00：乙烷 *氨和胺基的数值是相应的氨离子的pKa值。 |
2楼2009-10-14 16:56:57
poscher
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醋酸HAc是弱电解质，在溶液中存在下列解离平衡： HAc（aq） = H+(aq) + Ac-(aq) 起始浓度/mol/dm3 c 0 0 平衡浓度/mol/dm3 c(HAc) c(H+) c(HAc) 其解离常数表达式为 K （Hac）={c(H+)/c }.{c(Ac+)/c } ———————————— （1） C(Ac+)/c 设Hacde起始浓度为c，若忽略由水解离所提供的H+量，则达到平衡时：有 C(H+)=c(HAc)=x c(Hac)=c--c(H+) (为方便式中省略c ) 代入式（1）中得K （Hac）=c2(H+) x2 ---------- =----------- c-c(H+) c-x2 当a<5%时，K （Hac）=c2(H+) ------------ （2 在一定温度下，用已知pH，然后根据pH=-lgc(H+),求算出c(H+)。将c(H+)代入式（2）中，可求得一系列对应的K （HAc）值，取其平均值即为该温度下Hac的解离常数。 |
8楼2009-10-19 18:16:15
