storleken på jämviktskonstanten för en joniseringsreaktion kan användas för att bestämma de relativa styrkorna hos syror och baser. Till exempel är den allmänna ekvationen för jonisering av en svag syra i vatten, där HA är modersyran och A-är dess konjugatbas, som följer:

\

jämviktskonstanten för denna dissociation är som följer:

\}{} \label{16.5.2}\]

jämviktskonstanten för denna reaktion är syrajoniseringskonstanten \(K_a\), även kallad syradissociationskonstanten:

\}{} \label{16.5.3}\]

sålunda är de numeriska värdena för K och \(k_a\) skiljer sig åt med koncentrationen av vatten (55,3 m). Återigen, för enkelhet, kan \(H_3O^+\) skrivas som \(H^+\) I ekvation \(\ref{16.5.3}\). Tänk dock på att fri \(H^+\) inte finns i vattenlösningar och att en proton överförs till \(H_2O\) i alla syrajoniseringsreaktioner för att bilda \(H^3o^+\). Ju större \(K_a\), desto starkare syra och ju högre \(H^+\) koncentration vid jämvikt. Liksom alla jämviktskonstanter mäts faktiskt syrabasjoniseringskonstanter i termer av aktiviteterna \(H^+\) eller \(OH^−\), vilket gör dem enhetliga. Värdena på \(K_a\) för ett antal vanliga syror anges i tabell \(\PageIndex{1}\).

svaga baser reagerar med vatten för att producera hydroxidjonen, som visas i följande allmänna ekvation, där B är moderbasen och BH + är dess konjugatsyra:

\

jämviktskonstanten för denna reaktion är basjoniseringskonstanten (Kb), även kallad basdissociationskonstanten:

\} {} \ label{16.5.5}\]

återigen visas koncentrationen inte i jämviktskonstanten uttryck.. Ju större \(K_b\), desto starkare bas och ju högre \(OH^−\) koncentration vid jämvikt. Värdena för \(K_b\) för ett antal vanliga svaga baser anges i tabell \(\PageIndex{2}\).

det finns ett enkelt samband mellan storleken på \(K_a\) för en syra och \(K_b\) för dess konjugatbas. Tänk till exempel på joniseringen av hydrocyansyra (\(HCN\)) i vatten för att producera en sur lösning och reaktionen av \(CN^−\) med vatten för att producera en basisk lösning:

\

\

jämviktskonstanten uttryck för jonisering av HCN är som följer:

\}{} \label{16.5.8}\]

motsvarande uttryck för reaktionen av cyanid med vatten är följande:

\} {} \ label{16.5.9}\]

om vi lägger till ekvationer \(\ref{16.5.6}\) och \(\ref{16.5.7}\), erhåller vi följande (minns att jämviktskonstanten för summan av två reaktioner är produkten av jämviktskonstanterna för de enskilda reaktionerna):

\\cancel {}/\cancel {}\]

\\cancel {}/\cancel {}\]

\\]

i detta fall är summan av reaktionerna som beskrivs av \(K_a\) och \(K_b\) ekvationen för autoionisering av vatten, och produkten av de två jämviktskonstanterna är \(K_w\):

\

om vi vet antingen \(k_a\) för en syra eller \(k_b\) för dess konjugatbas, kan vi beräkna den andra jämviktskonstanten för alla konjugatsyrabaspar.

precis som med \(pH\), \(pOH\) och pKw, kan vi använda negativa logaritmer för att undvika exponentiell notation i skrivande syra-och basjoniseringskonstanter, genom att definiera \(pK_a\) enligt följande:

\

och\(pK_b\) som

\

på liknande sätt, ekvation 16.5.10, som uttrycker förhållandet mellan\(k_a\) och \(k_b\), kan skrivas i logaritmisk form enligt följande:

\

vid 25 CCR blir detta

\

värdena för\(pk_a\) och \(pK_b\) ges för flera vanliga syror och baser i tabell 16.5.1 och tabell 16.5.2, respektive, och en mer omfattande uppsättning data tillhandahålls i tabellerna E1 och E2. På grund av användningen av negativa logaritmer motsvarar mindre värden på \(pK_a\) större syrajoniseringskonstanter och därmed starkare syror. Till exempel är salpetersyra (\(HNO_2\)), med en \(pK_a\) på 3,25, ungefär en 1000 gånger starkare syra än hydrocyansyra (HCN), med en \(pK_a\) på 9,21. Omvänt motsvarar mindre värden på \(pK_b\) större basjoniseringskonstanter och därmed starkare baser.

de relativa styrkorna hos vissa vanliga syror och deras konjugatbaser visas grafiskt i Figur 16.5. De konjugerade syrabasparen listas i ordning(från topp till botten) med ökande syrastyrka, vilket motsvarar minskande värden på \(pK_a\). Denna ordning motsvarar minskande styrka hos konjugatbasen eller ökande värden på \(pK_b\). Längst ner till vänster i Figur 16.5.2 är de vanliga starka syrorna; längst upp till höger är de vanligaste starka baserna. Lägg märke till det omvända förhållandet mellan styrkan hos modersyran och styrkan hos konjugatbasen. Således är konjugatbasen hos en stark syra en mycket svag bas, och konjugatbasen hos en mycket svag syra är en stark bas.

Vi kan använda de relativa styrkorna hos syror och baser för att förutsäga riktningen för en syrabasreaktion genom att följa en enda regel: en syrabasjämvikt gynnar alltid sidan med den svagare syran och basen, vilket indikeras av dessa pilar:

\

i en syrabasreaktion reagerar protonen alltid med den starkare basen.

till exempel är saltsyra en stark syra som joniserar väsentligen fullständigt i utspädd vattenlösning för att producera \(H_3O^+\) och \(Cl^−\); endast försumbara mängder \(HCl\) molekyler förblir odessocierade. Därför ligger joniseringsjämvikten nästan hela vägen till höger, som representeras av en enda pil:

\

i kontrast är ättiksyra en svag syra och vatten är en svag bas. Följaktligen innehåller vattenhaltiga lösningar av ättiksyra mestadels ättiksyramolekyler i jämvikt med en liten koncentration av \(H_3O^+\) och acetatjoner, och joniseringsjämvikten ligger långt till vänster, som representeras av dessa pilar:

\

På liknande sätt är hydroxidjonen i reaktionen av ammoniak med vatten en stark bas och ammoniak är en svag bas, medan ammoniumjonen är en starkare syra än vatten. Därför ligger denna jämvikt också till vänster:

\