15.5 : القوى النسبية لأزواج حمض-قاعدة المترافقة

إن كيمياء قانون برونستدø-لوري تستند على فكرة نقل البروتونات. وبالتالي، فإن المنطق يشير إلى وجود علاقة بين القوى النسبية لأزواج حمض القاعدة المترافق. يتم قياس قوة الحمض أو القاعدة في ثابت التأين الخاص به ، K _a أو K _b ، والذي يمثل مدى تفاعل التأين الحمضي أو القاعدي. بالنسبة إلى زوج حمض القاعدة المترافقHA / A⁻، تكون معادلات توازن التأين وتعبيرات التأين ثابتة

تؤدي إضافة هاتين المعادلتين الكيميائيتين إلى الحصول على معادلة التأين التلقائي للماء:

كما تمت مناقشته سابقًا ، فإن ثابت التوازن لتفاعل مُجمع يساوي الناتج الرياضي لثوابت التوازن للتفاعلات المضافة ، وهكذا

توضح هذه المعادلة العلاقة بين ثوابت التأين لأي زوج مترافق من حامض-قاعدي ، أي أن حاصل ضربهما الرياضي يساوي حاصل ضرب الماء ، K _W . من خلال إعادة ترتيب هذه المعادلة ، تصبح العلاقة المتبادلة بين نقاط القوة لزوج حمض-قاعدي مترافق واضحة:

العلاقة التناسبية العكسية بين K _a و K _b تعني أنه كلما كان الحمض أو القاعدة أقوى ، فإن أضعف شريكها المقترن.

أخذ السجل السالب لكلا طرفي المعادلة، K_a × K_b = K_W يعطي

ثم

حيث أن pK_W هو 14 عند 25 °C، يمكن أيضًا كتابة هذه المعادلة كـ

يمثل كل من pK_a و pK_b أيضًا قوة الأحماض والقواعد، على التوالي. مثل pH و pOH، كلما زادت قيمة pK_a أو pK_b، كلما كان الحمض أضعف أو القاعدة ، على التوالي.

تم ترتيب قائمة الأزواج المتقارنة من حمض–قاعدة لإظهار القوة النسبية لكل نوع بالمقارنة مع الماء. في العمود الحمضي، تلك الأنواع المدرجة تحت الماء هي أحماض أضعف من الماء. لا تخضع هذه الأنواع للتأين الحمضي في الماء؛ هم ليسوا أحماض برونستدø-لوري. جميع الأنواع المذكورة أعلاه هي أحماض أقوى، تنقل البروتونات إلى الماء إلى حد ما عند إذابتها في محلول مائي لتوليد أيونات الهيدرونيوم. الأنواع الموجودة فوق الماء ولكن تحتها أيون الهيدرونيوم عبارة عن أحماض ضعيفة ، تخضع للتأين الحمضي الجزئي ، في حين أن الأنواع الموجودة فوق أيون الهيدرونيوم هي أحماض قوية تتأين تمامًا في محلول مائي.

هذا النص مقتبس من Openstax, Chemistry 2e, Section 14.3: Relative Strengths of Acids and Bases.