størrelsen af ligevægtskonstanten for en ioniseringsreaktion kan anvendes til at bestemme de relative styrker af syrer og baser. For eksempel er den generelle ligning for ionisering af en svag syre i vand, hvor HA er modersyren og A – er dens konjugerede base, som følger:

\

ligevægtskonstanten for denne dissociation er som følger:

\}{} \label{16.5.2}\]

ligevægtskonstanten for denne reaktion er syreioniseringskonstanten \(K_a\), også kaldet syreioniseringskonstanten:

\}{} \label{16.5.3}\]

således er de numeriske værdier for K og \(K_a\) afviger med koncentrationen af vand (55,3 m). Igen, for enkelhed, \(H_3O^+\) kan skrives som \(H^+\) I ligning \(\ref{16.5.3}\). Husk dog, at fri \(H^+\) ikke findes i vandige opløsninger, og at en proton overføres til \(H_2O\) i alle syreioniseringsreaktioner til dannelse \(H^3o^+\). Jo større \(K_a\) er, desto stærkere er syren og jo højere er \(H^+\) koncentrationen ved ligevægt. Som alle ligevægtskonstanter måles syre–base ioniseringskonstanter faktisk i form af aktiviteterne i \(H^+\) eller \(OH^−\), hvilket gør dem unitless. Værdierne for \(K_a\) for et antal almindelige syrer er angivet i tabel \(\Sideindeks{1}\).

svage baser reagerer med vand for at producere hydroksidionen, som vist i den følgende generelle ligning, hvor B er moderbasen og BH+ er dens konjugatsyre:

\

ligevægtskonstanten for denne reaktion er baseioniseringskonstanten (Kb), også kaldet basedissociationskonstanten:

\}{} \label{16.5.5}\]

endnu en gang vises koncentrationen ikke i ligevægtskonstantekspressionen for denne reaktion.. Jo større \(K_b\), desto stærkere er basen og jo højere \(OH^−\) koncentrationen ved ligevægt. Værdierne for \(K_b\) for et antal almindelige svage baser er angivet i tabel \(\Sideindeks{2}\).

der er et simpelt forhold mellem størrelsen af \(K_a\) for en syre og \(K_b\) for dens konjugerede base. Overvej for eksempel ioniseringen af hydrocyansyre (\(HCN\)) i vand for at producere en sur opløsning, og reaktionen af \(CN^−\) med vand for at producere en basisk opløsning:

\

\

ligevægtskonstantekspression for ionisering af HCN er som følger:

\}{} \label{16.5.8}\]

det tilsvarende udtryk for reaktionen af cyanid med vand er som følger:

\} {} \ label{16.5.9}\]

Hvis vi tilføjer ligninger \(\ref{16.5.6}\) og \(\ref{16.5.7}\), opnår vi følgende (husk at ligevægtskonstanten for summen af to reaktioner er produktet af ligevægtskonstanterne for de enkelte reaktioner):

\\Annuller{}/\Annuller{}\]

\\Annuller{}/\Annuller{}\]

\\]

i dette tilfælde er summen af reaktionerne beskrevet af \(K_a\) og \(K_b\) ligningen for autoionisering af vand, og produktet af de to ligevægtskonstanter er \(K_v\):

\

således hvis vi kender enten \(k_a\) for en syre eller \(k_b\) for dens konjugerede base, kan vi beregne den anden ligevægtskonstant for ethvert konjugeret syre–basepar.

ligesom med \(pH\), \(pOH\) og PKV kan vi bruge negative logaritmer til at undgå eksponentiel notation skriftligt syre-og baseioniseringskonstanter ved at definere \(pK_a\) som følger:

\

og\(pK_b\) som

\

tilsvarende ligning 16.5.10, som udtrykker forholdet mellem\(k_a\) og \(k_b\), kan skrives i logaritmisk form som følger:

\

ved 25 liter C bliver dette

\

værdierne for\(pk_a\) og \(pK_b\) er angivet for flere almindelige syrer og baser i tabel 16.5.1 og tabel 16.5.2, og et mere omfattende datasæt findes i tabel E1 og E2. På grund af brugen af negative logaritmer svarer mindre værdier af \(pK_a\) til større syreioniseringskonstanter og dermed stærkere syrer. For eksempel er salpetersyre (\(HNO_2\)) med en \(pK_a\) på 3,25 omkring en 1000 gange stærkere syre end hydrocyansyre (HCN) med en \(pK_a\) på 9,21. Omvendt svarer mindre værdier af \(pK_b\) til større baseioniseringskonstanter og dermed stærkere baser.

de relative styrker af nogle almindelige syrer og deres konjugerede baser er vist grafisk i figur 16.5. De konjugerede syre-basepar er angivet i rækkefølge(fra top til bund) med stigende syrestyrke, hvilket svarer til faldende værdier af \(pK_a\). Denne rækkefølge svarer til faldende styrke af den konjugerede base eller stigende værdier af \(pK_b\). Nederst til venstre i figur 16.5.2 er de almindelige stærke syrer; øverst til højre er de mest almindelige stærke baser. Bemærk det omvendte forhold mellem styrken af modersyren og styrken af den konjugerede base. Således er den konjugerede base af en stærk syre en meget svag base, og den konjugerede base af en meget svag syre er en stærk base.

Vi kan bruge de relative styrker af syrer og baser til at forudsige retningen af en syre–base–reaktion ved at følge en enkelt regel: en syre–base-ligevægt favoriserer altid siden med den svagere syre og base, som angivet med disse pile:

\

i en syre-base-reaktion reagerer protonen altid med den stærkere base.

for eksempel er saltsyre en stærk syre, der ioniserer i det væsentlige fuldstændigt i fortyndet vandig opløsning for at producere \(H_3O^+\) og \(Cl^−\); kun ubetydelige mængder af \(HCl\) molekyler forbliver uforskammet. Derfor ligger ioniseringsligevægten næsten helt til højre, som repræsenteret af en enkelt pil:

\

i modsætning hertil er eddikesyre en svag syre, og vand er en svag base. Derfor indeholder vandige opløsninger af eddikesyre for det meste eddikesyremolekyler i ligevægt med en lille koncentration af \(H_3O^+\) og acetationer, og ioniseringsligevægten ligger langt til venstre, som repræsenteret ved disse pile:

\

tilsvarende er reaktionen af ammoniak med vand en stærk base, og ammoniak er en svag base, mens ammoniumionen er en stærkere syre end vand. Derfor ligger denne ligevægt også til venstre:

\

Nøgleligninger

• Syreioniseringskonstant:\} {}\]
• Baseioniseringskonstant:\} {}\]
• forholdet mellem \(K_a\) og \(K_b\) af et konjugeret syre–basepar: \
• Definition af \(pK_a\): \ \
• definition af \(pk_b\): \ \
• forholdet mellem \(pK_a\) og \(pK_b\) af et konjugeret syre–basepar:

\

bidragydere og tilskrivninger

• Stephen lavere, Professor Emeritus (Simon Fraser U.) Chem1 virtuel lærebog