Ka и сила на киселината

Нека да разгледаме тази реакция между киселина и основа. Тук водата ще действа като основа, ще отнеме протон от тази киселина НА. Несподелената двойка електрони на кислорода ще привлече този протон, който ще остави тези електрони при А. Кислородът сега е свързан с три водорода. Той си привлече един протон. Това ще даде на този кислород формален заряд 1+, и можем да проследим тези електрони. Така че тези два електрона, които са в червено тук, ще вземат този протон, като образуват тази връзка. Така получаваме хидроний H3О+, и тези електрони в зелено тук ще останат при А, което ще даде A–. Нека да го начертая. Така че ще получим А–. Нека да направя тези електрони в зелено и да поставя отрицателен заряд. Нека да анализираме какво се случи. HA дари протон, затова е нашата киселина по Брьонстед-Лоури. След като НА отдаде протон, ни остана спрегнатата основа, А–. Водата, H2O, прие протон, така че това е нашата основа по Брьонстед-Лоури и след като H2O прие протон, той се превърна в хидроний, H3O+. Така че това е спрегнатата киселина. Значи H3O+ е спрегнатата киселина, и тогава А– ще бъде основа. Ако разгледаш обратната реакция, H3O+, отдава протон на А–, и тогава получаваме отново H2O и HA. След като реакцията достигне равновесие, можем да напишем равенство за равновесието, и ще разгледаме нещата отляво, които ще бъдат реагентите. Ще разгледаме четвъртата реакция, като нещата отдясно ще бъдат продуктите. Нека да напишем израза за равновесието. И така пишем нашата равновесна константа и сега ще напишем Ка, което наричаме йонизационна константа на киселината. Това е киселинната йонизационна константа, или може да я чуеш като киселинна дисоциационна константа, от киселинната дисоциация. И двете могат да се използват. Когато пишем израза за равновесието, знаем, че имаме концентрацията на продуктите върху концентрацията на реагентите. Тук при продуктите имаме H3O+, така че нека напишем концентрацията на хидрония H3O+ по концентрацията на А–, Всичко върху концентрацията на нашия реагент, така че имаме HA. Така че можем да напишем това и след това за водата, ние пренебрегваме водата в нашата формула за равновесието. Тя е чиста течност. Нейната концентрация не се променя, затова я пренебрегваме в нашето уравнение за равновесието. Добре, нека да използваме този начин на записване на йонизационната константа и да приложим това за една силна киселина. HCl се проявява като киселина по Брьонстед-Лоури и отдава протон на водата, която ще бъде нашата основа по Брьонстед-Лоури. И затова можем да си помислим за несподелена двойка електрони която приема нашия протон, който оставя тези електрони. И така кислородът сега е свързан с три водорода, защото привлече един протон, и получи заряд 1+. Още веднъж да проследим тези електрони в червено. Тази електронна двойка привлече този протон, за да образува тази връзка, така че се получи H3O+ или хидроний. И тези електрони в зелено се преместиха при хлора, така че нека да го покажем. Получихме хлориден анион. Нека да означа електроните в зелено и нека да запиша отрицателен заряд ето тук. Друг начин за представяне на тази реакция между киселина и основа е просто да напишем H2O + HCl, ни дава H3O+ плюс Cl–. Това е по-бърз начин да го направиш и HCl е силна киселина. Силните киселини отдават протоните много лесно и можем да кажем, че процесът протича на 100%. Така имаме 100% йонизация. Равновесието е толкова надясно, че тук правя само една стрелка. Имаме приблизително 100% йонизация, и всичко се превръща в нашите продукти. Нека сега да напишем нашия равновесен израз. Kа е равно на концентрацията на Н3О+. Така концентрацията на нашите продукти по концентрация на Cl–, всичко това върху HCl и пренебрегваме водата. Ако разглеждаме почти 100% йонизация, тук имаме всички продукти. Така че имаме много, много голямо число в числителя и изключително малко число в знаменателя. Ако помислиш какво означава това за Ка, това ще ти даде изключително висока стойност за KA. Добре, значи КА е много, много по-голямо от едно. Така разпознаваме силна киселина. Имат константа на йонизация, която е много, много по-голяма от едно. Сега нека помислим за спрегнатата основа. Да се върнем тук. Имахме HCl и Cl– като двойка спрегнати киселина и основа. Колкото по-силна е киселината, толкова по-слаба е спрегнатата основа. HCl е силна киселина, така че Cl– е слаба спрегната основа. Нека да напиша това тук. Колкото по-силна е киселината, толкова по-слаба е спрегнатата основа. Един начин да разглеждаме това е като погледнем тази реакция, можем да си помислим за конкурентната сила на основата. Значи тук имаме основа по Брьонстед-Лоури. Водата действа като основа по Брьонстед-Лоури и приема ден протон. И тук, ако помислиш за обратната реакция, хлоридният анион ще опита да вземе протон от хидрония за обратната реакция, но тъй като HCl е толкова добър при отдаването на протони, това означава, че хлоридният анион не е много добър в приемането им. Колкото по-силна е киселината, толкова по-слаба е спрегнатата основа. Водата е много по-силна основа, отколкото хлоридния анион. Накрая нека разгледаме оцетната киселина. Оцетната киселина ще бъде нашата киселина по Брьонстед-Лоури, и това ще бъде киселинният протон. Водата ще действа като основа по Брьонстед-Лоури и несподелена двойка електрони в това взаимодействие ще привлече този киселинен протон, оставяйки тези електрони за кислорода. Нека да напиша нашите продукти. Ще се получат ацетатни аниони. Нека да направя ацетатния анион, имаме заряд –1 при кислорода. Нека да покажа тези електрони. Тези електрони в зелено се преместват при кислорода тук, давайки му отрицателен заряд. Също така ще се образува и хидроний. Имаме Н3О+, нека да го покажа. Значи заряд +1 при кислорода, и да покажа тези електрони в червено. Тази електронна двойка привлича киселинния протон. Създава тази връзка и получаваме H3O+. Друг начин да напиша тази киселинно-основна реакция е просто да напиша оцетна киселина, СНЗСООН плюс Н20 ни дава ацетатен анион, CH3COO– плюс Н3О+. Сега оцетната киселина е слаба киселина и слабите киселини не отдават много добре протони. Значи оцетната киселина по-често ще има протон. Ако разгледаш тази реакция, когато достигне равновесие, ще имаш относително висока концентрация на реагенти. Когато пишем израза за равновесието, Kа е равно на концентрацията на продуктите, така че CH3COO–, по концентрацията на НЗО+, върху концентрацията на оцетната киселина, и пропускаме водата. Всичко това върху концентрацията на оцетната киселина. Равновесието е изместено наляво, защото оцетната киселина не е толкова добра при даряване на протон. Така че ще получим много голямо число в знаменателя, тази концентрация е много голямо число, и много малко число в числителя. Това е много малко число. Ако помислиш какво означава това за Kа, много малко число, разделено на много голямо число, дава стойност на Kа, йонизационната константа, много по-малко от едно. Тази стойност ще бъде много по-малка от едно и така определяме, това е един от начините за определяне на слаба киселина. Като видим стойността на Kа.