Magnus Ehingers undervisning

Allt du behöver för A i Biologi, Kemi, Bioteknik, Gymnasiearbete m.m.

Syrakonstanten Ka och baskonstanten Kb

Videogenomgång (flippat klassrum)

Ka – ett mått på syrans styrka

Har vi inte redan ett mått på syrans styrka i pH?

  • NEJ!!

Varför inte?

  • pH talar bara om surhetsgraden, inte syrans styrka

Repetera: Vad är en stark syra?

  • Fullständigt protolyserad

Låtom oss betrakta en kemisk reaktion! :-)

HAc + H2O ⇌ Ac + H3O+

Vi kan förstås ställa upp en jämviktskonstant för denna! smile

\(K = \frac {[\text{H}_3\text{O}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{H}_2\text{O}][\text{HAc}]}\)

Ett litet problem bara: Vilken är vattnets koncentration?

  • För utspädda lösningar kan vi anta att vattnets koncentration är samma som i rent vatten, och kan ses som konstant

Då får vi att:

\(\underbrace{[\text{H}_2\text{O}] \cdot K}_{= K_{\text{a}}} = \frac {[\text{H}_3\text{O}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]}\)

och alltså 

\(K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}_3\text{O}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]}\)

\(K_{\text{a}}\) kallas för syrakonstanten.

Vi förenklar ytterligare:

HAc ⇌ Ac + H+

 

Annons

 

\(K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]}\)

Hur stark är egentligen ättiksyran?

0,100 M HAc har pH = 2,87. Vilken är syrakonstanten Ka?

Lösning

När ättiksyran protolyseras uppstår följande jämvikt:

HAc ⇌ H+ + Ac

Eftersom vi vet pH, kan vi börja med att beräkna [H+]:

[H+] = 10–pHM = 10-2,87M = 1,3...·10-3M

Sedan tar vi och tittar på koncentrationerna vid jämvikt:

 

[HAc]

[H+]

[Ac]

Före protolys:

0,100

0

0

Ändring:

-0,0013

+0,0013

+0,0013

Vid jämvikt:

0,100-0,0013 = 0,098…

0,0013

0,0013

Till sist beräknar vi Ka:

\(K_{\text{a}} = \frac {[\text{H}^+][\text{Ac}^-]}{[\text{HAc}]} = \frac {0,0013\text{M} \cdot 0,0013\text{M}}{0,098\text{M}} =\)

\(= 1,8445836\cdot 10^{-5}\text{M} \approx 1,8\cdot 10^{-5} \text{M}\)

Svaga syror och Ka

För svaga syror HA gäller att:

  1. HA ⇌ A- + H+
  2. \(K_{\text{a}} = \frac {\left[\text{H}^+\right]\left[\text{A}^-\right]}{[\text{HA}]}\), \(K_{\text{a}}\) har enheten M.
  3. [H+] = [A-] << [HA]

Lite matematik med Ka

Precis som med pH och pOH:

  • \(\text{p}K_{\text{a}} = -\log\left(K_{\text{a}}\right)\)
  • \(K_{\text{a}} = 10^{-\text{p}K_{\text{a}}}\)

Baskonstanten Kb

Ammoniak protolyseras i vatten:

NH3 + H2O ⇌ \({\sf \text{NH}_4^+}\) + OH

Denna reaktion kan vi precis som innan ställa upp en jämviktsekvation för:

\(K = \frac {[\text{OH}^-][\text{NH}_4^+]}{\left[\text{H}_2\text{O}\right]\left[\text{NH}_3\right]}\)

Och, precis som tidigare, vattenkoncentrationen är i princip konstant för utspädda lösningar:

\(\frac {[\text{OH}^-][\text{NH}_4^+]}{\left[\text{NH}_3\right]} = \left[\text{H}_2\text{O}\right] \cdot K = K_{\text{b}}\)

Kb kallas för baskonstanten.

Svaga baser och Kb

För svaga baser B gäller att:

  1. B + H2O ⇌ OH + HB+
  2. \(K_{\text{b}} = \frac {[\text{OH}^-][\text{HB}^+]}{\left[\text{B}\right]}\), \(K_{\text{b}}\) har enheten M
  3. [HB+] = [OH] << [B]

Lite matematik med Kb

Precis som med pKa:

  1. \(\text{p}K_{\text{b}} = -\log K_{\text{b}}\)
  2. \(K_{\text{b}} = 10^{-\text{p}K_{\text{b}}}\)

Exempel 5.5