解离常数
(2016-10-24 08:44:25)问:
一个pKa为8.4的弱酸性药物在血浆中的解离度为多少?
选项有10%,40%,50%,60%,90%
问懵了。。。。。。
这题让我懵圈的是pKa为8.4,怎么是弱酸咧?到底是按弱酸算还是按弱碱算咧?
酸、碱、pH值、pKa的含义没搞清楚。
天啦噜,这曾经是我的专业啊,学艺不精,愧对母校啊。
弱酸(weak acid
),是指在溶液中不完全电离的酸。常用HA表示,在水溶液中除了电离出质子H+外,仍有为数不少的HA在溶液当中。以下化学式可以表示这关系(水溶液中):
HA(aq)↔H+(aq)+A-(aq)
其溶液于平衡时,反应物及生成物的关系可用酸度系数(Ka)表示如下:
Ka=[H+][A-]/[HA]
酸度系数(pKa),又名酸离解常数,是酸解离平衡常数的常用对数的相反数,其定义式为pKa=-lg(Ka)。酸度系数是隶属于酸碱质子理论的概念,它反映了一种酸将质子传递给水,形成H3O+的能力,即反映了酸的强度。一种酸的pKa越大则酸性越弱,pKa越小则酸性越强。pKa<0(一说为pKa<-1.76,即水合氢离子的pKa)的酸在水中是强酸,介于0与4.0之间为中强酸,其他为弱酸。
Ka愈大(或是pKa值愈小),就代表有愈多的氢离子(H+)生成,弱酸的Ka值大约在10-4~10-14之间,或是pKa值大于4。除了少数的酸被定义为强酸或超强酸外,大部分的酸均是弱酸。有机酸也是弱酸的重要一环,常见的家用弱有机酸包括醋内的乙酸,柠檬及不少水果内的柠檬酸等;无机酸当中如用作抗菌剂的硼酸,及用在汽水当中的碳酸等。强的酸如硫酸pKa值为-3,盐酸pKa值为-8,磷酸2.148,弱的酸如硼酸9.23。
由此可见,pKa只代表弱酸解离出H+的能力,是某一化合物的化学性质,而与溶液的pH值无关。pH用来定量表示水溶液体系中的酸碱性,它和温度相关。常温(25℃)时中性的pH值等于7,小于7的为酸性,大于7的为碱性。(100℃时中性pH值为6.)
根据酸碱质子理论,弱碱性物质的解离方程应为BH+↔ B +H+,而不是B(OH) ↔B+OH-。
好了,回到本题,理解了上述问题,解题也没什么难的了,直接代入Handerson方程即可。
附(来自百度,稍做整理):
酸碱质子理论(Brönsted--Lowry酸碱质子论,布朗斯特-劳里酸碱理论)是丹麦化学家布朗斯特和英国化学家汤马士•马丁•劳里于1923年各自独立提出的一种酸碱理论。该理论认为:凡是可以释放质子(氢离子,H+)的分子或离子为酸(布朗斯特酸),凡是能接受氢离子的分子或离子则为碱(布朗斯特碱)。
酸与碱
当一个分子或离子释放氢离子,同时一定有另一个分子或离子接受氢离子,因此酸和碱会成对出现。酸碱质子理论可以用以下反应式说明:
酸 + 碱≒共轭碱 +共轭酸
酸在失去一个氢离子后,变成共轭碱;而碱得到一个氢离子后,变成共轭酸。以上反应可能以正反应或逆反应的方式来进行,不过不论是正反应或逆反应,均维持以下的原则:酸将一个氢离子转移给碱。
在上式中,酸和其对应的共轭碱为一组共轭酸碱对。而碱和其对应的共轭酸也是一组共轭酸碱对。在这里,酸和碱具有同一性,互为存在条件,在一定条件下又朝着与自己相反的方向转化,这是符合唯物辩证法的。
酸碱离子理论
酸碱离子理论是阿累尼乌其斯(Arrhenius)根据他的电离学说提出来的[1]
。他认为在水中能电离出氢离子并且不产生其它阳离子的物质叫酸。在水中能电离出氢氧根离子并且不产生其它阴离子的物质叫碱。酸碱中和反应的实质是氢离子和氢氧根离子结合成水。这个理论取得了很大成功,但它的局限性也早就暴露出来,倒台。例如气态氨与氯化氢反应迅速生成氯化铵,这个酸碱中和反应并未掺杂水的生成;又如氨的水溶液显碱性,曾被错误地认为是NH3和H2O形成弱电解质NH4OH分子,然后离解出OH-等。
酸碱质子理论
由于阿累尼乌斯的酸碱离子理论不能解一些非水溶液中进行的酸碱反应等问题,1923年布朗斯特(Brönsted)提出了酸碱质子理论,把酸碱概念加以推广。酸碱质子理论认为凡是给出质子(H+)的任何物质(分子或离子)都是酸;凡是接受质子(H+)的任何物质都是碱。简单地说,酸是质子的给予体,而碱是质子的接受体。这样,一个酸给出质子后余下的部分自然就是碱,因为它本身就是与质子结合的。它们的关系如下:
酸 质子(H+)+ 碱
这种关系叫做酸碱的共轭关系,式中略去了HB和B可能出现的电荷。右边的碱是左边酸的共轭碱,左边的酸是右边碱的共轭酸,两者组成一个共轭酸碱对,它们只差一个质子。
酸和碱可以是分子,也可以是阳离子和阴离子。还可以看出,像(HPO4)2-这样的物质,既表现酸,也表现为碱,所以它是两性物质。同理,H2O,HCO3-等也是两性物质。
按照酸碱质子理论,属于酸的有:HCL、HAC、NH4-、[AL(H2O)6]、H2PO4-、HPO42-等。属于碱的有:NH3、[AL(H2O)5OH]2+、CL-、AC-、HPO42-、PO43-等。同时还可以看出,酸和碱是统一在对质子的关系上:酸放出质子后变成了碱,而碱接受质子后就变成了酸。为了表示它们之间的联系,常把酸碱之间的这种关系叫做共轭酸碱对。酸放出质子后形成的碱,叫做该酸的共轭碱;碱接受质子后形成的酸,叫做该碱的共轭酸。我们把相差一个质子的对应酸碱,叫做共轭酸碱。
共轭
根据酸碱的质子理论,容易放出质子(H+)的物质是强酸,而该物质放出质子后形成的碱就不容易同质子结合,因而是弱的碱。换言之,酸越强,它的共轭碱就越弱;反之,碱越强,它的共轭酸就越弱。
用KW表示[H3O+][OH-],KW称为水的离子积。这说明在一定温度下,水中的[H3O+]与[OH-]的乘积为一常数。所以
Ka•Kb=KW
24℃时KW值为1.0×10-14.这个关系说明,只知道了酸的离解常数Ka,就可以计算出它的共轭碱的Kb,反之亦然。Ka和Kb是成反比的,而Ka和Kb正是反映酸和碱的强度,所以,在共轭酸碱对中,酸的强度愈大,其共轭碱的强度愈小;碱的强度愈大,其共轭酸的强度愈小。
根据酸碱质子理论,酸碱在溶液中所表现出来的强度,不仅与酸碱的本性有关,也与溶剂的本性有关。我们所能测定的是酸碱在一定溶剂中表现出来的相对强度。同一种酸或碱,如果溶于不同的溶剂,它们所表现的相对强度就不同。例如HOAc在水中表现为弱酸,但在液氨中表现为强酸,这是因为液氨夺取质子的能力(即碱性)比水要强得多。这种现象进一步说明了酸碱强度的相对性。
酸碱反应
酸碱质子理论中的酸碱反应是酸碱之间的质子传递
这个反应无论在水溶液中、苯或气相中,它的实质都是一样的。HCl是酸,放出质子给NH3,然后转变成共轭碱Cl-,NH3是碱,接受质子后转变成共轭酸NH4+。强碱夺取了强酸放出的质子,转化为较弱的共轭酸和共轭碱。
酸碱质子理论不仅扩大了酸碱的范围,还可以把酸碱离解作用、中和反应、水解反应等,都看作是质子传递的酸碱反应。
酸碱质子理论扩大了酸碱的含义及酸碱反应的范围,摆脱了酸碱必须发生在水中的局限性,解决了非水溶液或气体间的酸碱反应,并把在水溶液中进行的解离、中和、水解等类反应概况为一类反应,即质子传递式的酸碱反应。但是,该理论也有它的缺点,例如,对不含氢的一类化合物的酸碱性问题,却无能为力。由此可见,酸碱质子理论更好地解释了酸碱反应,摆脱了酸碱必须在水中才能发生反应的局限性,解决了一些非水溶剂或气体间的酸碱反应,并把水溶液中进行的某些离子反应系统地归纳为质子传递的酸碱反应,加深了人们对酸碱和酸碱反应的认识。但是酸碱质子理论不能解释那些不交换质子而又具有酸碱性的物质,因此它还存在着一定的局限性。
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