Vad är joniseringskonstant?

Joniseringskonstanten, även kallad syra- eller basjoniseringskonstant, är en matematisk konstant som används inom kemi för att mäta surheten eller basiciteten hos en lösning. Syror och baser är kemiska föreningar som dissocierar helt eller delvis i sina komponenter när de löses i vatten. De joniserar eller bryter upp i positivt och negativt laddade atomer eller molekyler som kallas joner. Ju mer fullständigt en syra eller bas går sönder, desto surare eller basiskare blir lösningen och desto högre är dess syra- eller basjoniseringskonstant.

Syror och baser kan delas in i två kategorier: starka syror och baser och svaga syror och baser. Starka syror och baser dissocierar fullständigt till sina beståndsdelar i en lösning, men svaga syror och baser gör det inte. En svag syra, såsom ättiksyra, dissocierar endast delvis till joner i vatten och kan omvandlas till molekyler i lösning.

När den reagerar med vatten löses ättiksyra upp och reformeras hela tiden, så att det inte sker någon nettoförändring av koncentrationen av något ämne i lösningen. En väteatom bryter av ättiksyramolekylen för att binda till vatten och bilda en hydroniumjon, vilket lämnar efter sig en acetatjon. Eftersom denna reaktion är reversibel och kan gå i båda riktningarna, ändras inte de respektive koncentrationerna av hydronium, acetat och ättiksyra över tiden. Systemet sägs vara i dynamisk jämvikt.

Joniseringskonstanten är en speciell typ av jämviktskonstant, som används för att beskriva en situation där en svag syra eller bas har uppnått jämvikt. Liksom andra typer av jämviktskonstanter, beräknas den med hjälp av koncentrationen av varje kemisk komponent i lösningen vid jämvikt. Koncentrationer anges i antal mol, en enhet som används inom kemi för att kvantifiera mängden av ett kemiskt ämne.

Vid bestämning av joniseringskonstanten för en svag syra multipliceras koncentrationerna av de två joniska komponenterna i syran, och produkten divideras sedan med koncentrationen av den molekylära syran i lösning. Till exempel, med ättiksyra, skulle koncentrationen av hydroniumjoner multipliceras med koncentrationen av acetatjoner. Produkten skulle sedan delas med koncentrationen av kompletta ättiksyramolekyler. Detta slutliga tal är joniseringskonstanten.

Joniseringskonstanter kan variera ganska mycket, så forskare föredrar ofta att använda en logaritmisk skala, en matematisk omvandling baserad på faktorerna tio, för att mäta värdet. Antalet modifierade joniseringskonstanter är lika med den negativa logaritmen för det ursprungliga värdet. Fördelen med att använda faktorerna tio är att det omvandlar mätningen till en mindre skala, så att till exempel syrors modifierade joniseringskonstanter endast varierar från cirka -2 till 12 när de mäts på detta sätt, istället för att omfatta en mycket bredare spektrum av numeriska värden.