PEMALAR PENGIONAN: PERSAMAAN DAN LATIHAN - KIMIA - 2026

The pengionan berterusan, penceraian malar atau keasidan yang berterusan, adalah harta yang mencerminkan kecenderungan bahan kepada ion pelepasan hidrogen; iaitu, ia secara langsung berkaitan dengan kekuatan asid. Semakin tinggi nilai pemalar pemisahan (Ka), semakin besar pembebasan ion hidrogen oleh asid.

Sebagai contoh, ketika menggunakan air, pengionannya dikenali sebagai 'autoprotolysis' atau 'autoionization'. Di sini, molekul air memberikan H ⁺ yang lain, menghasilkan H ₃ O ⁺ dan OH ^- ion , seperti yang ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Sumber: Cdang, dari Wikimedia Commons

Pemisahan asid dari larutan berair dapat dijelaskan dengan cara berikut:

HA + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + A ^-

Di mana HA mewakili asid yang diionisasi, H ₃ O ⁺ ion hidronium, dan A ^- asas konjugatnya. Sekiranya Ka tinggi, lebih banyak HA akan berpisah dan oleh itu akan terdapat kepekatan ion hidronium yang lebih tinggi. Peningkatan keasidan ini dapat ditentukan dengan memperhatikan perubahan pH larutan, yang nilainya di bawah 7.

Imbangan pengionan

Anak panah berganda dalam persamaan kimia atas menunjukkan bahawa keseimbangan antara reaktan dan produk. Oleh kerana setiap keseimbangan mempunyai pemalar, hal yang sama berlaku dengan pengionan asid dan dinyatakan seperti berikut:

K = /

Secara termodinamik, pemalar Ka ditakrifkan dari segi aktiviti, bukan kepekatan. Walau bagaimanapun, dalam larutan larutan berair aktiviti air adalah sekitar 1, dan aktiviti ion hidronium, asas konjugat, dan asid yang tidak dipisahkan hampir dengan kepekatan molarnya.

Atas sebab-sebab ini, penggunaan pemalar pemisahan (ka) diperkenalkan yang tidak termasuk kepekatan air. Ini membolehkan pemisahan asid lemah lebih mudah digariskan, dan pemalar pemisahan (Ka) dinyatakan dalam bentuk yang sama.

HA <=> H ⁺ + A ^-

Ka = /

Ka

Pemalar pemisah (Ka) adalah bentuk ungkapan pemalar keseimbangan.

Kepekatan asid yang tidak dipisahkan, asas konjugat, dan ion hidronium atau hidrogen tetap berterusan apabila keadaan keseimbangan tercapai. Sebaliknya, kepekatan asas konjugat dan ion hidronium adalah sama.

Nilai-nilai mereka diberikan dalam kekuatan 10 dengan eksponen negatif, sehingga bentuk ekspresi Ka yang lebih sederhana dan lebih terkawal diperkenalkan, yang mereka sebut pKa.

pKa = - log Ka

PKa biasanya dipanggil pemalar pemisahan asid. Nilai pKa adalah petunjuk yang jelas mengenai kekuatan asid.

Asid-asid yang mempunyai nilai pKa kurang atau lebih negatif daripada -1.74 (pKa ion hidronium) dianggap sebagai asid kuat. Walaupun asid yang mempunyai pKa lebih besar daripada -1,74, ia dianggap asid tidak kuat.

Persamaan Henderson-Hasselbalch

Persamaan berasal dari ungkapan Ka yang sangat berguna dalam pengiraan analisis.

Ka = /

Mengambil logaritma,

log Ka = log H ⁺ + log A ^- - log HA

Dan menyelesaikan log H ⁺ :

-log H = - log Ka + log A ^- - log HA

Kemudian gunakan definisi pH dan pKa, dan susun semula istilah:

pH = pKa + log (A ^- / HA)

Ini adalah persamaan Henderson-Hasselbalch yang terkenal.

Gunakan

Persamaan Henderson-Hasselbach digunakan untuk menganggarkan pH penyangga, dan juga bagaimana kepekatan relatif asas konjugat dan asid mempengaruhi pH.

Apabila kepekatan asas konjugat sama dengan kepekatan asid, hubungan antara kepekatan kedua-dua sebutan sama dengan 1; dan oleh itu logaritma sama dengan 0.

Akibatnya pH = pKa, ini sangat penting, kerana dalam situasi ini kecekapan penyangga adalah maksimum.

Zon pH di mana terdapat kapasitas penyangga maksimum biasanya diambil, di mana pH = pka ± 1 unit pH.

Latihan berterusan pengionan

Latihan 1

Larutan cair asid lemah mempunyai kepekatan berikut dalam keseimbangan: asid tidak berasingan = 0,065 M dan kepekatan asas konjugat = 9 · 10 ^-4 M. Hitung Ka dan pKa asid.

Kepekatan ion hidrogen atau ion hidronium sama dengan kepekatan asas konjugat, kerana ia berasal dari pengionan asid yang sama.

Mengganti persamaan:

Ka = / HA

Mengganti dalam persamaan untuk nilai masing-masing:

Ka = (9 ^10-4 M) (9 ^10-4 M) / 65 ^10-3 M

= 1,246 10 ^-5

Dan kemudian mengira pKa-nya

pKa = - log Ka

= - log 1,246 10 ^-5

= 4,904

Latihan 2

Asid lemah dengan kepekatan 0,03 M mempunyai pemalar disosiasi (Ka) = 1,5 · 10 ^-4 . Hitung: a) pH larutan berair; b) tahap pengionan asid.

Pada keseimbangan, kepekatan asid sama dengan (0,03 M - x), di mana x adalah jumlah asid yang memisahkan. Oleh itu, kepekatan ion hidrogen atau hidronium adalah x, begitu juga kepekatan asas konjugat.

Ka = / = 1.5 10 ^-6

= = x

Y = 0.03 M - x. Nilai kecil Ka menunjukkan bahawa asid itu mungkin terasing sedikit, jadi (0,03 M - x) kira-kira sama dengan 0,03 M.

Mengganti di Ka:

1.5 10 ^-6 = x ^2/3 10 ^-2

x ² = 4.5 10 ^-8 M ²

x = 2.12 x 10 ^-4 M

Dan sejak x =

pH = - log

= - log

pH = 3.67

Dan akhirnya, mengenai tahap pengionan: ia dapat dikira menggunakan ungkapan berikut:

o / HA] x 100%

(2.12 10 ^-4 / 3 10 ^-2 ) x 100%

0.71%

Latihan 3

Saya mengira Ka dari peratusan pengionan asid, mengetahui bahawa ia mengion sebanyak 4.8% dari kepekatan awal 1.5 · 10 ^-3 M.

Untuk mengira jumlah asid yang diionkan, 4,8% ditentukan.

Jumlah terion = 1.5 · 10 ^-3 M (4.8 / 100)

= 7.2 x 10 ^-5 M

Jumlah asid terion ini sama dengan kepekatan asas konjugat dan kepekatan ion hidronium atau hidrogen pada keseimbangan.

Kepekatan asid keseimbangan = kepekatan asid awal - jumlah asid terion.

= 1.5 10 ^-3 M - 7.2 10 ^-5 M

= 1,428 x 10 ^-3 M

Dan kemudian selesaikan dengan persamaan yang sama

Ka = /

Ka = (7.2 · 10 ^-5 M x 7.2 · 10 ^-5 M) / 1.428 · 10 ^-3 M

= 3.63 x 10 ^-6

pKa = - log Ka

= - log 3.63 x 10 ^-6

= 5.44

Rujukan

1. LibreTexts Kimia. (sf). Pemalar pemisah. Dipulihkan dari: chem.libretexts.org
2. Wikipedia. (2018). Pemalar pemisah. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, GG Kimia. (2008) Edisi Kelapan. Pembelajaran Cengage.
4. Segel IH (1975). Pengiraan Biokimia. Ke-2. Edisi. John Wiley & Anak. INC.
5. Kabara E. (2018). Cara Mengira Pemalar Pengionan Asid. Kaji. Dipulihkan dari: study.com.