Chemia zakres rozszerzony

Zależność łączącą stałe K a i K b dla sprzężonej pary kwas–zasada można wyprowadzić
w następujący sposób:
– + –
[CH3COO ] [H ] [CH3COOH] [OH ] + –
a b
[H ] [OH ]
[CH
w
3COOH]
[CH3COO ]
K K K (9)
Stała wartość iloczynu K a · K b (w danej temperaturze) uzasadnia sformułowaną wcześniej
prawidłowość, że im słabszy jest kwas, tym mocniejsza sprzężona z nim zasada
(patrz temat 29).
Wyprowadzony wzór: K a · K b K w (10)
jest przydatny, gdy do obliczeń jest potrzebna wartość K b , a w tablicach chemicznych
podana jest tylko wartość K a sprzężonego kwasu. Na przykład K a kwasu octowego wynosi
1,8 · 10 –5 , więc K b jonu octanowego jest równe 10 –14 /(1,8 · 10 –5 ) 5,6 · 10 –10 .
Uszereguj zasady sprzężone z kwasami wymienionymi w tabeli w kierunku wzrastającej
mocy. Podaj wartości K b dla najsłabszej i najmocniejszej zasady.
Ponieważ K a · K b K w , to im większa jest stała dysocjacji
kwasowej, tym mniejsza musi być stała dysocjacji zasadowej.
Oznacza to, że najsłabszą zasadą jest NO – 2 , której
K b 10 –14 /(5,1 · 10 –4 ) 2,0 · 10 –11 .
Najmocniejsza zasada to C 6 H 5 O – i jej
K b 10 –14 /(1,3 · 10 –10 ) 7,7 · 10 –5 .
Uszeregowanie według wzrastającej mocy jest następujące:
NO – 2 < HCOO – < ClO – < C 6 H 5 O –
Kwas
HClO
HNO 2
C 6 H 5 OH
HCOOH
K a
5,0 · 10 –8
5,1 · 10 –4
1,3 · 10 –10
1,8 · 10 –4
Wzór na stopień dysocjacji kwasu octowego ma postać α= [ H+ ] (patrz temat 31). Jeśli
porówna się go ze wzorem na K a tego kwasu (3), można zauważyć, że w mianownikach
obu ułamków występuje stężenie kwasu, ale nieprzypadkowo jest ono różnie oznaczone.
Symbol c a we wzorze na oznacza stężenie całkowite (zgodnie z definicją stopnia
dysocjacji), a zapis [CH 3 COOH] należy rozumieć jako stężenie kwasu, który w stanie
równowagi jest niezdysocjowany, czyli [CH 3 COOH] c a – [H + ]. Po podstawieniu tej
różnicy w mianowniku wzoru (3) otrzymuje się wyrażenie wiążące stałą dysocjacji K a
z całkowitym stężeniem kwasu c a i ze stężeniem jonów [H + ]:
K
+ 2
a +
ca
c a
[H ]
(11)
–[H ]
Zgodnie z definicją stopnia dysocjacji: [H + ] · c a , więc zależność między a K a dla
kwasu HA można zapisać jako:
2 2 2
ca
ca
Ka
(12)
c – c
1–
a
a
27