Силни и слаби киселини
Степенот на дисоцијација на киселина HA, т.е. колку H + се произведува, се одредува единствено со рамнотежната константа (киселинска константа KS): 1
| (1) | HA = H + + A - | со КС = [H +] [A -]/[HA] |
Силните киселини се дисоцираат целосно во вода, додека дисоцијацијата е нецелосна со слаби киселини. Затоа, класификацијата заснована на киселинската константа или вредноста на pKa е очигледна.
Вкупната количина на киселина се означува со CT ≡ [HA] T (што е сепак почетната концентрација). Во состојба на рамнотежа, ова е составено од два дела, нераспределена и раздвоена киселина:
Силните и слабите киселини се разликуваат во следниве аспекти (приближно поедноставени):
| Константа на рамнотежа: | КС ≫ 1 | КС ≤ 1 |
| pKS = -логирај КС | pKS 0 | |
| [H +] = 10-pH | [H +] ≈ КТ | [H +]. КТ |
| неразделена киселина: | [HA] ≈ 0 | [ХА]. КТ |
| дисоцирана киселина: | [A -] КТ | [A -] КТ |
Од која вредност на pKa киселината е означена како јака или слаба, не е толку строго дефинирана. Во литературата, исто така, се наоѓаат фини поделби во многу силни, силни, слаби и многу слаби киселини. Но, принципот останува ист.
Нашата поделба се заснова на начинот на кој индивидуалните киселини се третираат во хидрохемиските програми (PhreeqC или aqion) и термодинамичките бази на податоци што се користат, и има само две групи:
| јаки киселини: | pKS 0 | (позитивни вредности на pKS) |
Мулти-протонски киселини. Во случај на N-протонични киселини (HNA), наместо KS, се јавува киселинска константа K1 од 1-та фаза на дисоцијација. Пропорцијата на неразделена киселина како функција на pH може да се пресмета на следниов начин (види додаток):
| (3) | нераспределен дел = \ (\ dfrac \) | со x = [H +] = 10 -pH |
Следниот дијаграм покажува неразделен дел од некои силни и слаби киселини. Симболите со мал круг ја обележуваат поврзаната вредност pK1. Како што се очекуваше: Силните киселини се целосно разделени во целиот, практично релевантен pH опсег (pH> 0 или -1).
Група 1: Силни киселини со pKS 2 3
Пресметките на pH вредноста на силните киселини се тука.
Група 2: киселини со pKS> 0 („слаби киселини“)
Киселите константи (или вредностите на pKS) што се користат во акион може да се читаат директно од вредностите K лог во термодинамичката база на податоци. Избор од нив е тука (стандардни услови 25 и 1 атмосфера):
| HSeO4 - = H + + SeO4 -2 | -1,66 | 1,66 | [W] |
| HSO4 - = H + + SO4 -2 | -1.988 | 1.988 | [W] |
| H3PO4 = H + + H2PO4 - | -2.147 | 2.147 4 | [М] |
| Fe +3 + H2O = H + + FeOH +2 | -2.19 | 2.19 | [W] |
| H3AsO4 = H + + H2AsO4 - | -2.3 | 2.3 | [W] |
| H3Citrate = H + + H2Citrate - | -3.128 | 3.128 | [М] |
| H2SeO3 = H + + HSeO3 - | -3 | 3 | [W] |
| HF = H + + F - | -3.18 | 3.18 | [W] |
| HNO2 = H + + NO2 - | -3.22 | 3.22 | [Е, Л] |
| HFormate = H + + формати - | -3.753 | 3.753 | [М] |
| H2Se = H + + HSe - | -3.8 | 3.8 | [W] |
| HLactate = H + + лактат - | -3.863 | 3.863 | [Е, Л] |
| H2MoO4 = H + + HMoO4 - | -3.865 | 3.865 | [М] |
| H MoO4 - = H + + MoO4 -2 | -4.290 | 4.290 | [М] |
| HAcetate = H ++ ацетат - | -4.757 | 4.757 | [М] |
| H2Citrate - = H + + HCitrate -2 | -4.761 | 4.761 | [М] |
| Al +3 + H2O = H + + AlOH +2 | -5,0 | 5,0 | [W] |
| H2CO3 * = H + + HCO3 - | -6,351 | 6.351 5 | [W] |
| HCitrate -2 = H + + цитрат -3 | -6.396 | 6.396 | [М] |
| HCrO4 - = H + + CrO4 -2 | -6.509 | 6.509 | [М] |
| H2S = H + + HS - | -6.994 | 6.994 | [W] |
| H2AsO4 - = H + + HAsO4 -2 | -7.16 | 7.16 | [W] |
| H2PO4 - = H + + HPO4 -2 | -7.207 | 7.207 | [W] |
| HSeO3 - = H + + SeO3 -2 | -8.5 | 8.5 | [W] |
| H3AsO3 = H + + H2AsO3 - | -9.15 | 9.15 | [W] |
| H3BO3 = H + + H2BO3 - | -9.24 | 9.24 | [W] |
| NH4 + = H + + NH3 | -9.252 | 9.252 | [W] |
| H4SiO4 = H + + H3SiO4 - | -9,83 | 9,83 | [W] |
| HCO3 - = H + + CO3 -2 | -10.329 | 10.329 | [W] |
| HAsO4 -2 = H + + AsO4 -3 | -11,65 | 11,65 | [W] |
| HPO4 -2 = H + + PO4 -3 | -12.346 | 12.346 | [W] |
| HS - = H + + S -2 | -12.918 | 12.918 | [W] |
| H3SiO4 - = H + + H2SiO4 -2 | -13.17 | 13.17 | [W] |
Киселините се класифицираат според нивната јачина. Како што веќе беше забележано, јаките киселини со pKa 100 mM недостасуваат во оваа табела, пресметаните вредности на pH се дадени овде (неоргански киселини) и тука (органски киселини). Овие киселини се достапни во модулот Reac за пресметка на pH и хемиско дозирање.
Разлика помеѓу слаба и разредена киселина
Слаба и разредена киселина се различни како јаболката и крушата. Првиот се заснова на киселинската константа KS (како термодинамичко својство што никој не може да го промени), додека втората се заснова на количината на киселина или концентрација КТ во водата:
| слаба киселина | ↔ | јака киселина | ⇔ | КС мал | ↔ | КС големи |
| разредена киселина | ↔ | концентрирана киселина | ⇔ | КТ мал | ↔ | КТ големи |
Не можете да направите силна киселина од слаба киселина, но можете да го промените степенот на разредување (или концентрација) како што сакате:
| утврдени со: | Киселина константа КС | Киселина количина КТ |
| Односи: | слаба ↔ јака киселина | разредена ↔ концентрирана киселина |
| КС мало ↔ КС големо | КТ мал ↔ КТ голем | |
| (pKS позитивно ↔ pKS) негативно | ||
| споредува: | две различни киселини | Разредување на истата киселина |
| опишува: | Ослободување на Х. + | Разредување на Н. + |
| Категорија: | основна сопственост | прилагодлив параметар |
| (Не можам да направам ништо во врска со тоа) | (може да се смени) |
Соодветната задача во просторот за параметри на pK-CT изгледа вака:
Додаток - Пропорција на неразделена киселина
Дадена е Н-протонска киселина HNA, која се карактеризира со N константи на рамнотежа K1 до KN. Збирот над сите видови ја дава вкупната концентрација:
| (А1) | КТ ≡ [HNA] T = [HNA] + [HN-1A -] +… + [A-N] |
Пропорцијата на нераспределени видови одговара на коефициентот на дистрибуција a0:
| (А2) | нераспределен дел: | a0 = [HNA]/CT |
неговата зависност од pH (изразена тука со x = [H +] = 10 -pH) е дадена со: 6
| (A3) | \ (a_0 (x) \, = \, \ лево (1+ \ dfrac + \ dfrac + \ dfrac \ десно) ^ \ приближно \, \ лево (1+ \ dfrac \ десно) ^ \) |
| [Е] | База на податоци EQ3/6 преземено од: Т.Ј. Волери: EQ3/6, софтверски пакет за геохемиско моделирање на водни системи: Водич за преглед и инсталација на пакет (верзија 7.0), Национална лабораторија Лоренс Ливермор UCRL-MA-110662 PT I, септември 1992 година |
| [L] | База на податоци llnl преземено од: ‘thermo.com.V8.R6.230’ подготвено од Jimим sonонсон во Националната лабораторија Лоренс Ливермор, во формат на Геохемичар Workbench. Претворен во формат Phreeqc од Грег Андерсон со помош на Дејвид Паркхурст (llnl.dat 4023 2010-02-09 21: 02: 42Z dlpark) |
| [М] | База на податоци minteq преземено од: Ј.Д. Алисон, Д.С. Браун, К.Ј. Ново-Градац: MINTEQA2/PRODEFA2, модел за геохемиска проценка за системи на животната средина, верзија 3.0, упатство за корисник, EPA/600/3-91/021, март 1991 година |
| [W] | База на податоци wateq4f преземено од: W.В. Бол и Д.К. Nordstrom: WATEQ4F - Упатство за корисникот со ревидирана база на податоци за термодинамика и тест случаи за пресметување на спецификација на главните, трагите и редокс елементите во природните води, U.S.G.S. Извештај со отворена датотека 90-129, 1991 година |
Во овој момент ја игнорираме разликата помеѓу концентрацијата и активноста (што не ја менува основната идеја). ↩
Без оглед, сите пресметки се точни. Примери за силни киселини има тука, овде, овде и овде. ↩
Хромска киселина е исклучок, чии податоци се земени од minteq [M]. ↩
Термодинамичката база на податоци wateq4f содржи само 2-та и 3-та фаза на дисоцијација на фосфорна киселина. Поради оваа причина, сè уште исчезнатиот вид „H3PO4“ беше додаден на програмата (покрај веќе постоечките видови H2PO4-, HPO4-2 и PO4-3). Што се однесува до фосфорната киселина, термодинамичките податоци сега се идентични со оние во базата на податоци minteq. ↩
Во водната хемија, наместо „вистинската“ јаглеродна киселина H2CO3, се користи композитната јаглеродна киселина H2CO3 * = CO2 (aq) + H2CO3. ↩
Кисело-базни системи - математичка позадина на едноставни изрази во затворена форма (pdf); резиме е тука