| dbo:abstract
|
- A Ka savi disszociációs állandó egy sav oldatbeli erősségének kvantitatív mértéke, a savak disszociációjának egyensúlyi állandója. Az egyensúlyt az alábbi módon írhatjuk fel: HA ⇌ A− + H+, ahol HA egy általános sav, amelyből disszociáció során A− –a sav konjugált bázisa–, valamint egy (proton; H+) keletkezik, mely vizes oldatokban akvatált oxóniumion formájában létezik. Az ábrabeli példán a HA az ecetsav, A− az acetátion. Ha a HA, A− és H+ részecskék egyensúlyban vannak, azt jelenti, hogy a koncentrációjuk nem változik az idő múlásával. A disszociációs állandót (mely a K a sav-bázis reakciókra vonatkoztatva) a [HA], [A−] és [H+] jelölésű egyensúlyi koncentrációk hányadosaként írják fel (a tört számlálójában a termék(ek) koncentrációjának szorzatával, a nevezőben pedig a kiindulási anyag(ok) koncentrációjának szorzatával): Mivel Ka értéke több nagyságrendet átfoghat, ezért a gyakorlatban gyakran a savi disszociációs állandó tízes alapú logaritmusát használják. A −log10 Ka-val egyenlő pKa-t is szokták savi disszociációs állandónak nevezni: A disszociáció mértéke annál kisebb, minél nagyobb pKa értéke. A gyenge savak pKa értéke vízben körülbelül a −2 és 12 közötti tartományba esik. A körülbelül −2-nél kisebb pKa értékű savakat erős savaknak nevezzük. Az erős savak híg vizes oldatukban csaknem teljesen disszociálnak: ezekben a nem disszociált sav szinte kimutathatatlanná válik. Erős savak pKa értéke megbecsülhető elméleti úton, vagy olyan nem vizes oldószerekben végzett mérésekből, amelyekben a disszociációs állandó kisebb – ilyen oldószer például az acetonitril és a dimetil-szulfoxid. A savak savi disszociációs állandója közvetlen következménye a disszociációs reakció termodinamikájának: a pKa értéke egyenesen arányos a reakció standard szabadentalpia változásával. pKa értéke függ a hőmérséklettől, ez kvalitatíven a alapján magyarázható: ha a reakció endoterm, a pKa értéke a hőmérséklet növelésével csökken, míg exoterm reakció esetén ennek a fordítottja érvényes. A savi disszociációs állandó nagyságát befolyásoló tényezők közé tartozik Pauling savak erősségét taglaló szabályai, az induktív és mezomer effektusok, valamint a hidrogénkötés. A savak és bázisok oldatbeli pontos viselkedése csak akkor érthető meg, ha pKa értéke ismert. Különösen igaz ez a pH-ra, melynek értéke akkor számítható ki, ha minden sav és bázis analitikai koncentrációja és pKa értéke ismert. Megfordítva: a savak és bázisok oldatbeli egyensúlyi koncentrációját ki lehet számítani, ha ismert a pH. Ezeket a számításokat a kémia, biológia, orvostudomány és geológia számos területén alkalmazzák. Például számos, a gyógyászatban használt anyag gyenge sav vagy bázis, melyek pKa értéke és a víz–oktanol megoszlási hányadosának ismeretében megbecsülhető, hogy az adott vegyület mekkora hányada kerül be a véráramba. A savi disszociációs állandó ismerete nélkülözhetetlen a vízkémiában és a kémiai oceanográfiában, ahol a víz savassága alapvető szerepet játszik. Az élő szervezetekben a sav-bázis homeosztázis és az enzimek kinetikája a sejtben és testben jelen levő számos sav és bázis pKa értékétől függ. A kémiában a pufferoldatok készítéséhez szükséges a pKa ismerete, de a fémionok és savak vagy bázisok közötti – komplexek képződésével járó – kölcsönhatás kvantitatív értelmezéséhez is tudni kell a pKa értékét. A pKa kísérletileg határozható meg, de a kb. 2-nél kisebb vagy kb. 11-nél nagyobb pKa érték esetén a pH mérés gyakorlati nehézségei miatt spektrofotometriás vagy mágneses magrezonanciás mérés válhat szükségessé. (hu)
- A Ka savi disszociációs állandó egy sav oldatbeli erősségének kvantitatív mértéke, a savak disszociációjának egyensúlyi állandója. Az egyensúlyt az alábbi módon írhatjuk fel: HA ⇌ A− + H+, ahol HA egy általános sav, amelyből disszociáció során A− –a sav konjugált bázisa–, valamint egy (proton; H+) keletkezik, mely vizes oldatokban akvatált oxóniumion formájában létezik. Az ábrabeli példán a HA az ecetsav, A− az acetátion. Ha a HA, A− és H+ részecskék egyensúlyban vannak, azt jelenti, hogy a koncentrációjuk nem változik az idő múlásával. A disszociációs állandót (mely a K a sav-bázis reakciókra vonatkoztatva) a [HA], [A−] és [H+] jelölésű egyensúlyi koncentrációk hányadosaként írják fel (a tört számlálójában a termék(ek) koncentrációjának szorzatával, a nevezőben pedig a kiindulási anyag(ok) koncentrációjának szorzatával): Mivel Ka értéke több nagyságrendet átfoghat, ezért a gyakorlatban gyakran a savi disszociációs állandó tízes alapú logaritmusát használják. A −log10 Ka-val egyenlő pKa-t is szokták savi disszociációs állandónak nevezni: A disszociáció mértéke annál kisebb, minél nagyobb pKa értéke. A gyenge savak pKa értéke vízben körülbelül a −2 és 12 közötti tartományba esik. A körülbelül −2-nél kisebb pKa értékű savakat erős savaknak nevezzük. Az erős savak híg vizes oldatukban csaknem teljesen disszociálnak: ezekben a nem disszociált sav szinte kimutathatatlanná válik. Erős savak pKa értéke megbecsülhető elméleti úton, vagy olyan nem vizes oldószerekben végzett mérésekből, amelyekben a disszociációs állandó kisebb – ilyen oldószer például az acetonitril és a dimetil-szulfoxid. A savak savi disszociációs állandója közvetlen következménye a disszociációs reakció termodinamikájának: a pKa értéke egyenesen arányos a reakció standard szabadentalpia változásával. pKa értéke függ a hőmérséklettől, ez kvalitatíven a alapján magyarázható: ha a reakció endoterm, a pKa értéke a hőmérséklet növelésével csökken, míg exoterm reakció esetén ennek a fordítottja érvényes. A savi disszociációs állandó nagyságát befolyásoló tényezők közé tartozik Pauling savak erősségét taglaló szabályai, az induktív és mezomer effektusok, valamint a hidrogénkötés. A savak és bázisok oldatbeli pontos viselkedése csak akkor érthető meg, ha pKa értéke ismert. Különösen igaz ez a pH-ra, melynek értéke akkor számítható ki, ha minden sav és bázis analitikai koncentrációja és pKa értéke ismert. Megfordítva: a savak és bázisok oldatbeli egyensúlyi koncentrációját ki lehet számítani, ha ismert a pH. Ezeket a számításokat a kémia, biológia, orvostudomány és geológia számos területén alkalmazzák. Például számos, a gyógyászatban használt anyag gyenge sav vagy bázis, melyek pKa értéke és a víz–oktanol megoszlási hányadosának ismeretében megbecsülhető, hogy az adott vegyület mekkora hányada kerül be a véráramba. A savi disszociációs állandó ismerete nélkülözhetetlen a vízkémiában és a kémiai oceanográfiában, ahol a víz savassága alapvető szerepet játszik. Az élő szervezetekben a sav-bázis homeosztázis és az enzimek kinetikája a sejtben és testben jelen levő számos sav és bázis pKa értékétől függ. A kémiában a pufferoldatok készítéséhez szükséges a pKa ismerete, de a fémionok és savak vagy bázisok közötti – komplexek képződésével járó – kölcsönhatás kvantitatív értelmezéséhez is tudni kell a pKa értékét. A pKa kísérletileg határozható meg, de a kb. 2-nél kisebb vagy kb. 11-nél nagyobb pKa érték esetén a pH mérés gyakorlati nehézségei miatt spektrofotometriás vagy mágneses magrezonanciás mérés válhat szükségessé. (hu)
|
