ثابت تفکیک اسیدی

ثابت تفکیک اسیدی یا ثابت اسیدی یا ثابت یونی شدن اسید (به انگلیسی: acid dissociation constant یاacidity constant یا acid-ionization constant) با نماد K_a معیاری است کمی از میزان قدرت یک اسید در محلول. ثابت تفکیک اسیدی، همان ثابت تعادل برای یک واکنش شیمیایی جداسازی در واکنش‌های اسیدی-بازی است. تعادل را می‌توان به صورت نمادین به شکل زیر نمایش داد:

استیک اسید، اسید ضعیف در جریان یک واکنش تعادلی یک پروتون یا یون هیدروژن (رنگ سبز) به آب می‌دهد تا یون هیدرونیوم و استات نتیجه شود. در این نگاره، اکسیژن با رنگ قرمز، کربن با رنگ سیاه و هیدروژن با رنگ سفید نمایش داده شده‌است.

HA

A + H

که HA نماد عمومی اسید است و می‌تواند به صورت A یا conjugate base و H یا یون هیدروژن یا پروتون از هم جدا شود. هنگامی می‌گوییم A و H در HA در تعادل است که با گذر زمان غلظت آن‌ها تغییر نکند. رابطهٔ ثابت تفکیک اسیدی عبارت است از:

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

یکای [HA] و [A] و [H] همگی مول بر لیتر است. (mol/L)

تعریف

مطابق تعریف سوانت آرنیوس اسید ماده‌ای است که در محلول آبی از هم جدا می‌شود و یون هیدروژن H (یک پروتون) آزاد می‌کند.

HA

A + H

ثابت تعادل در این گونه واکنش‌های جداسازی، ثابت تفکیک نام دارد. پروتون آزاد شده با یک مولکول آب وارد واکنش می‌شود تا یک هیدرونیوم (یا اکسینیوم) یون H_۳O بدهد. بعدها آرنیوس پیشنهاد کرد که این جداسازی را با نام واکنش اسید-باز شناخته شود.

HA + H_۲O

A + H_۳O.

پس از آن برونستد و لری این نظریه را عمومی تر بیان کردند و آن را نوعی «واکنش داد و ستد پروتون» دانستند.برطبق مدل آنها اسید ماده ای (آنیون،کاتیون یا مولکول) است که بتواند صرف نظر از ماهیت حلال یک یون هیدروژن یا پروتون را به ماده ای دیگر بدهد.

به عبارت دیگر اسید برونستد،دهنده ی پروتون است.

اسید مزدوج + باز مزدوج

باز + اسید

اسید پروتون خود را از دست می‌دهد و باز مزدوج تولید می‌شود، پروتون به باز منتقل می‌شود و اسید مزدوج تولید می‌شود. در محلول آبی اسید HA، آب نقش یک باز را بازی می‌کند. باز مزدوج A و اسید مزدوج یون هیدرونیوم است. تعریف برونستد و لری در دیگر محلول‌ها مانند دی‌متیل سولفکسید کاربردی است. حلال S به عنوان مادهٔ بازی عمل می‌کند، پروتون می‌پذیرد و اسید مزدوج SH را تشکیل می‌دهد.

در شیمی محلول‌ها، بسیار پرکاربرد است که از H به عنوان کوتاه شدهٔ یون هیدروژن محلول استفاده کنیم. در محلول‌های آبی H نشان دهندهٔ یک یون هیدرونیوم حل شده‌است تا یک پروتون.

مطالعهٔ بیشتر

Albert, A. (1971). The Determination of Ionization Constants: A Laboratory Manual. Chapman & Hall. ISBN 0412103001. (Previous edition published as Ionization constants of acids and bases. London (UK): Methuen. 1962.)
Atkins, P.W. (2008). Chemical Principles: The Quest for Insight (4th ed.). W.H. Freeman. ISBN 1-4292-0965-8.
Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. (Non-aqueous solvents)
Hulanicki, A. (1987). Reactions of Acids and Bases in Analytical Chemistry. Horwood. ISBN 0853123306. (translation editor: Mary R. Masson)
Perrin, D.D. (1981). pKa Prediction for Organic Acids and Bases. Chapman & Hall. ISBN 041222190X.
Reichardt, C. (2003). Solvents and Solvent Effects in Organic Chemistry (3rd ed.). Wiley-VCH. ISBN 3-527-30618-8. Chapter 4: Solvent Effects on the Position of Homogeneous Chemical Equilibria.
Skoog, D.A. (2004). Fundamentals of Analytical Chemistry (8th ed.). Thomson Brooks/Cole. ISBN 0-03-035523-0.

منابع

ویکی‌پدیای انگلیسی

↑ Miessler, G. (1991). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0134656598. Chapter 6: Acid-Base and Donor-Acceptor Chemistry
↑ Bell, R.P. (1973). The Proton in Chemistry (2nd ed.). London: Chapman & Hall. ISBN 0801408032. Includes discussion of many organic Brønsted acids.
↑ Shriver, D.F (1999). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Oxford: Oxford University Press. ISBN 0198503318. Chapter 5: Acids and Bases
↑ Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. Chapter 6: Acids, Bases and Ions in Aqueous Solution
↑ Headrick, J.M. (2005). "Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in Water Clusters". Science. 308 (5729): 1765–69. Bibcode:2005Sci...308.1765H. doi:10.1126/science.1113094. PMID 15961665.
↑ Smiechowski, M. (2006). "Proton hydration in aqueous solution: Fourier transform infrared studies of HDO spectra". J. Chem. Phys. 125 (20): 204508–204522. Bibcode:2006JChPh.125t4508S. doi:10.1063/1.2374891. PMID 17144716.

[Miessler-1] Miessler, G. (1991). Inorganic Chemistry (2nd ed.). Prentice Hall. ISBN 0134656598. Chapter 6: Acid-Base and Donor-Acceptor Chemistry

[2] Bell, R.P. (1973). The Proton in Chemistry (2nd ed.). London: Chapman & Hall. ISBN 0801408032. Includes discussion of many organic Brønsted acids.

[SA-3] Shriver, D.F (1999). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Oxford: Oxford University Press. ISBN 0198503318. Chapter 5: Acids and Bases

[4] Housecroft, C. E.; Sharpe, A. G. (2008). Inorganic Chemistry (3rd ed.). Prentice Hall. ISBN 978-0131755536. Chapter 6: Acids, Bases and Ions in Aqueous Solution

[Headrick-5] Headrick, J.M. (2005). "Spectral Signatures of Hydrated Proton Vibrations in Water Clusters". Science. 308 (5729): 1765–69. Bibcode:2005Sci...308.1765H. doi:10.1126/science.1113094. PMID 15961665.

[Smiechowski-6] Smiechowski, M. (2006). "Proton hydration in aqueous solution: Fourier transform infrared studies of HDO spectra". J. Chem. Phys. 125 (20): 204508–204522. Bibcode:2006JChPh.125t4508S. doi:10.1063/1.2374891. PMID 17144716.