Vad är en dissociationskonstant?

En dissociationskonstant är ett mått på hur lätt en förening delas till joner när den tillsätts till ett lösningsmedel. Föreningar som har en hög dissociationskonstant gynnar den högra sidan av jämvikten, det vill säga bildandet av joner. Den vanligaste användningen av dissociationskonstanter är att bestämma styrkan av syror och baser i vattenlösningar.

Johannes Nicolaus Brønsted och Thomas Martin Lowry definierade syror som protondonatorer och baser som protonacceptorer. När den tillsätts till vatten, kommer en sur förening lätt att joniseras och donera en positivt laddad väteatom eller proton. Styrkan hos syran som bildas är relaterad till stabiliteten hos den jon som bildas när väteatomen doneras.

En syra med den allmänna formeln HA kommer att dissociera i vatten enligt beskrivningen av ekvationen HA + H2O -> H+(aq) + A-(aq), där H2O är vatten, H+ är en positivt laddad vätejon, även kallad en proton, och A- är den negativa jon som bildas när protonen doneras. Syradisssociationskonstanten Ka är lika med [H+][A-]/[HA], där hakparenteserna anger koncentrationerna av respektive föreningar eller joner. Starka syror gynnar den högra delen av denna ekvation, och svaga syror, såsom ättiksyra, dissocierar endast något, vilket betyder att de gynnar den vänstra sidan av ekvationen.

När den tillsätts till vatten dissocierar klorväte lätt och bildar saltsyra. Ka-värdet för saltsyra är mellan 106 mol per liter och 107 mol per liter. Det betyder att det kommer att finnas hundratusentals fler dissocierade joner än icke-dissocierade molekyler i saltsyra. Mätningen av vätejonkoncentrationen i en lösning är en annan metod för att mäta syrastyrkan. Detta kallas potenzväte (pH) och ges av ekvationen pH=-log10[H+]. Starkt sura lösningar med hög H+-koncentration har lågt pH.

Vatten har också sura egenskaper, men mycket mindre än saltsyra eller till och med ättiksyra. Den elektriska ledningsförmågan hos en lösning beror på närvaron av joner i den lösningen, så styrkan hos en syra kan bestämmas genom att mäta dess ledningsförmåga med hjälp av en elektroder. Därav följer att helt rent, destillerat vatten borde vara icke-ledande, men så är inte fallet. Detta beror på att vatten självdissocierar för att bilda väte- och hydroxidjoner. Denna dissociation är mycket svag och kallas den joniska produkten av vatten, KW.

En analog relationskonstant finns för att beskriva styrkan hos baser. En generell bas, B, kommer att få vatten att dissociera och bilda BH+ och OH-hydroxidjoner. Styrkan hos denna bas ges av basdissociationskonstanten Kb, som är lika med [BH+][OH-]/[B]. Styrkan hos basen beror på stabiliteten hos BH+-jonen. Natriumhydroxid eller kaliumhydroxid bildar mycket stabila baser och har därför höga värden för Kb.