KONSTANTA IONISASI: PERSAMAAN DAN LATIHAN - KIMIA - 2025

The ionisasi konstan, disosiasi konstan atau keasaman konstan, adalah properti yang mencerminkan kecenderungan zat untuk ion rilis hidrogen; artinya, ini berhubungan langsung dengan kekuatan asam. Semakin tinggi nilai konstanta disosiasi (Ka), semakin besar pelepasan ion hidrogen oleh asam.

Dalam hal air, misalnya, ionisasinya dikenal sebagai 'autoprotolisis' atau 'autoionisasi'. Di sini, molekul air memberikan H ⁺ ke yang lain, menghasilkan ion H ₃ O ⁺ dan OH ^- , seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah.

Sumber: Cdang, dari Wikimedia Commons

Disosiasi asam dari larutan berair dapat diuraikan sebagai berikut:

HA + H ₂ O <=> H ₃ O ⁺ + A ^-

Dimana HA mewakili asam yang terionisasi, H ₃ O ⁺ ion hidronium, dan A ^- basa konjugatnya. Jika Ka tinggi, semakin banyak HA yang akan terdisosiasi dan oleh karena itu akan ada konsentrasi ion hidronium yang lebih tinggi. Peningkatan keasaman ini dapat ditentukan dengan mengamati perubahan pH larutan yang nilainya di bawah 7.

Keseimbangan ionisasi

Tanda panah ganda pada persamaan kimia atas menunjukkan bahwa keseimbangan terbentuk antara reaktan dan produk. Karena setiap kesetimbangan memiliki konstanta, hal yang sama terjadi dengan ionisasi asam dan dinyatakan sebagai berikut:

K = /

Secara termodinamika, konstanta Ka didefinisikan sebagai aktivitas, bukan konsentrasi. Namun, dalam larutan encer, aktivitas air sekitar 1, dan aktivitas ion hidronium, basa konjugasi, dan asam tak terdisosiasi mendekati konsentrasi molar mereka.

Untuk alasan ini, penggunaan konstanta disosiasi (ka) diperkenalkan yang tidak termasuk konsentrasi air. Hal ini memungkinkan disosiasi asam lemah menjadi skema dengan cara yang lebih sederhana, dan konstanta disosiasi (Ka) diekspresikan dalam bentuk yang sama.

HA <=> H ⁺ + A ^-

Ka = /

Ka

Konstanta disosiasi (Ka) adalah bentuk ekspresi dari konstanta kesetimbangan.

Konsentrasi asam tak terdisosiasi, basa konjugasi, dan ion hidronium atau hidrogen tetap konstan setelah kondisi kesetimbangan tercapai. Di sisi lain, konsentrasi basa konjugat dan ion hidronium sama persis.

Nilai mereka diberikan dalam pangkat 10 dengan eksponen negatif, sehingga bentuk ekspresi yang lebih sederhana dan lebih mudah diatur untuk Ka diperkenalkan, yang mereka sebut pKa.

pKa = - log Ka

PKa biasa disebut dengan konstanta disosiasi asam. Nilai pKa merupakan indikasi yang jelas dari kekuatan asam.

Asam yang memiliki nilai pKa kurang atau lebih negatif dari -1,74 (pKa ion hidronium) dianggap sebagai asam kuat. Sedangkan asam yang memiliki pKa lebih besar dari -1,74 dianggap sebagai asam non-kuat.

Persamaan Henderson-Hasselbalch

Persamaan diturunkan dari ekspresi Ka yang sangat berguna dalam kalkulasi analitik.

Ka = /

Mengambil logaritma,

log Ka = log H ⁺ + log A ^- - log HA

Dan menyelesaikan log H ⁺ :

-log H = - log Ka + log A ^- - log HA

Kemudian menggunakan definisi pH dan pKa, dan istilah pengelompokan kembali:

pH = pKa + log (A ^- / HA)

Ini adalah persamaan Henderson-Hasselbalch yang terkenal.

Menggunakan

Persamaan Henderson-Hasselbach digunakan untuk memperkirakan pH buffer, serta bagaimana konsentrasi relatif basa konjugat dan asam mempengaruhi pH.

Ketika konsentrasi basa konjugasi sama dengan konsentrasi asam, hubungan antara konsentrasi kedua istilah tersebut sama dengan 1; dan karena itu logaritmanya sama dengan 0.

Akibatnya pH = pKa menjadi sangat penting, karena dalam situasi ini efisiensi buffer menjadi maksimal.

Zona pH dimana ada kapasitas buffering maksimum biasanya diambil, dimana pH = pka ± 1 satuan pH.

Latihan konstan ionisasi

Latihan 1

Larutan encer asam lemah memiliki konsentrasi sebagai berikut pada kesetimbangan: asam tak terdisosiasi = 0,065 M dan konsentrasi basa konjugasi = 9 · 10 ^-4 M. Hitung Ka dan pKa asam.

Konsentrasi ion hidrogen atau ion hidronium sama dengan konsentrasi basa konjugasi, karena keduanya berasal dari ionisasi asam yang sama.

Mengganti persamaan:

Ka = / HA

Mengganti nilai masing-masing dalam persamaan:

Ka = (9 10 ^-4 M) (9 10 ^-4 M) / 65 10 ^-3 M

= 1.246 10 ^-5

Dan kemudian menghitung pKa nya

pKa = - log Ka

= - log 1.246 10 ^-5

= 4.904

Latihan 2

Asam lemah dengan konsentrasi 0,03 M memiliki konstanta disosiasi (Ka) = 1,5 · 10 ^-4 . Hitung: a) pH larutan berair; b) derajat ionisasi asam.

Pada kesetimbangan, konsentrasi asam sama dengan (0,03 M - x), di mana x adalah jumlah asam yang terdisosiasi. Oleh karena itu, konsentrasi ion hidrogen atau hidronium adalah x, seperti konsentrasi basa konjugasi.

Ka = / = 1,5 10 ^-6

= = x

Y = 0,03 M - x. Nilai Ka yang kecil menunjukkan bahwa asam mungkin terdisosiasi sangat sedikit, jadi (0,03 M - x) kira-kira sama dengan 0,03 M.

Mengganti di Ka:

1,5 10 ^-6 = x ^2/3 10 ^-2

x ² = 4,5 10 ^-8 M ²

x = 2,12 x 10 ^-4 M

Dan karena x =

pH = - log

= - log

pH = 3,67

Dan terakhir, mengenai derajat ionisasi: dapat dihitung menggunakan ekspresi berikut:

o / HA] x 100%

(2,12 10 ^-4 / 3 10 ^-2 ) x 100%

0,71%

Latihan 3

Saya menghitung Ka dari persentase ionisasi suatu asam, mengetahui bahwa ia terionisasi sebesar 4,8% dari konsentrasi awal 1,5 · 10 ^-3 M.

Untuk menghitung jumlah asam yang terionisasi, 4,8% ditentukan.

Jumlah terionisasi = 1,5 · 10 ^-3 M (4,8 / 100)

= 7,2 x 10 ^-5 M

Jumlah asam terionisasi ini sama dengan konsentrasi basa konjugasi dan konsentrasi ion hidronium atau hidrogen pada kesetimbangan.

Konsentrasi asam kesetimbangan = konsentrasi asam awal - jumlah asam terionisasi.

= 1,5 10 ^-3 M - 7,2 10 ^-5 M

= 1.428 x 10 ^-3 M

Dan kemudian menyelesaikan dengan persamaan yang sama

Ka = /

Ka = (7,2 · 10 ^-5 M x 7,2 · 10 ^-5 M) / 1,428 · 10 ^-3 M

= 3,63 x 10 ^-6

pKa = - log Ka

= - log 3,63 x 10 ^-6

= 5,44

Referensi

1. Kimia LibreTexts. (sf). Konstanta pemisahan. Diperoleh dari: chem.libretexts.org
2. Wikipedia. (2018). Konstanta pemisahan. Dipulihkan dari: en.wikipedia.org
3. Whitten, KW, Davis, RE, Peck, LP & Stanley, Kimia GG. (2008) Edisi Kedelapan. Pembelajaran Cengage.
4. Segel IH (1975). Perhitungan Biokimia. 2nd. Edisi. John Wiley & Sons. INC.
5. Kabara E. (2018). Bagaimana Menghitung Konstanta Ionisasi Asam. Belajar. Diperoleh dari: study.com.