Disociačná konštanta kyseliny

Disociačná konštanta kyselín označuje kvantitatívnu mieru sily kyseliny v roztoku. Je to rovnovážna konštanta pre chemickú reakciu štiepenia protónu:

$\mathrm{H}\mathrm{A}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$

Táto reakcia sa v kontexte acidobázických reakcií označuje ako disociácia. Látka $\mathrm{H}\mathrm{A}$ je všeobecná kyselina, ktorá sa štiepi na $\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}$, konjugovanú zásadu danej kyseliny, a vodíkový katión, $\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}$. Tento systém je v rovnováhe, ak sa koncentrácie zložiek nemenia v čase, pretože dopredná i spätná reakcia prebiehajú rovnakou rýchlosťou.

Disociačná konštanta tohto procesu je potom definovaná ako

$K_{\text{a}}=\frac{[A^{-}][H^{+}]}{[HA]}$

respektíve ju možno zapísať i ako

$\mathrm{p}{K}_{\mathrm{a}}=-{\log }_{10}{K}_{\text{a}}={\log }_{10}\frac{[\mathrm{H}\mathrm{A}]}{[\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}][\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]}$

kde hodnoty v hranatých zátvorkách reprezentujú koncentráciu danej zložky v rovnováhe. Pre jednoduchý príklad, slabá kyselina s K_a = 10⁻⁵ má log K_a = -5, takže jej pK_a = 5. Kyselina octová má v rovnováhe K_a = 1.8 x 10⁻⁶, takže jej pK_a je 4,755. Vyššie K_a odpovedá silnejšej kyseline, ktorá sa v rovnováhe viac disociuje. Pre vhodnejšiu logaritmickú škálu platí opak, nižšie pK_a znamená silnejšiu kyselinu.

Zásady

Obdobná rovnica platí pre zásady. Pre reakciu

$\mathrm{B}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}+\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}$

je disociačná konštanta definovaná ako

$K_{\text{b}}=\frac{[B{H}^{+}][O{H}^{-}]}{[B]}$

a teda

$\mathrm{p}{K}_{\mathrm{b}}=-{\log }_{10}{K}_{\text{b}}={\log }_{10}\frac{[\mathrm{B}]}{[\mathrm{O}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{-}][\mathrm{B}\mathrm{H}{\phantom{A}}^{+}]}$

Hodnota pK_b sa označuje ako disociačná konštanta zásad.

Rovnovážna konštanta

Šablóna:Hlavný článok Disociácia kyseliny sa správne zapisuje ako reakcia s rozpúšťadlom, napríklad

$\mathrm{H}\mathrm{A}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_2\mathrm{O}\stackrel{-\rightharpoonup }{\leftharpoondown -}\mathrm{A}{\phantom{A}}^{-}+\mathrm{H}{\phantom{A}}_3\mathrm{O}{\phantom{A}}^{+}$

Rovnovážna konštanta tejto reakcie je potom rovná

$K=\frac{[A^{-}][H_3{O}^{+}]}{[HA][H_{2}O]}$

a adekvátne je pK rovná

$\mathrm{p}K=-\log K=-\log \frac{[A^{-}][H_3{O}^{+}]}{[HA][H_{2}O]}$

Pre zriedené roztoky však platí, že koncentrácia rozpúšťadla (v tomto prípade vody) sa prakticky nemení, takže ju možno zahrnúť priamo do konštanty. Odtiaľ pochádza zápis pre disociačnú konštantu kyselín, a podobne je to i pre zásady.