Moc kwasu

Moc kwasu – ilościowa miara jego chemicznej „siły działania”. Miarą tej mocy jest zazwyczaj minus logarytm dziesiętny ze stałej dysocjacji kwasu (K_a) w danych warunkach, oznaczany skrótem pK_a.

pK_a = - log[K_a]

gdzie K_a to stała dysocjacji kwasu.

Im pK_a jest mniejsze, tym moc kwasu jest większa.

Np. dla kwasu solnego w wodzie:

HCl + H₂O ⇌ H₃O⁺ + Cl^-

$K_{a}=\frac{[H_3O^{+}]\cdot[Cl^{-}]}{[HCl]\cdot[H_2O]}\simeq10^7$

a zatem pK_a kwasu solnego w wodzie wynosi -7.

Moc kwasów w tych samych warunkach zewnętrznych zależy od ich struktury chemicznej. W przypadku prostych kwasów nieorganicznych, zarówno w tych zawierających tlen w swojej strukturze (np. H₂SO₄), jak i beztlenowych (np. HCl), moc kwasu wzrasta wraz ze wzrostem elektroujemności centralnego atomu w reszcie kwasowej. W przypadku kwasów organicznych zależności te są bardziej złożone.

• pK_a niektórych kwasów:

Nazwa kwasu	pKa
Kwas jodowodorowy: (HI)	-10
Kwas solny: (HCl)	-7
Kwas azotowy (HNO3)	-3,33
Kwas siarkowy: (H2SO4)	-3 (x)
Kwas fosforowy: (H3PO4)	+2,12 (x)

^(x)pierwsza stała dysocjacji, pK_a1

Kwasy wieloprotonowe (zawierającewięcej niż jeden atom wodoru w cząsteczce) posiadają zwykle więcej wartości pK_a odpowiadające odrywaniu się kolejnych protonów (jonów wodorowych H⁺) w trakcie dysocjacji. Zazwyczaj pK_a pierwszego etapu dysocjacji jest znacznie mniejsze od pozostałych, a zatem można powiedzieć, że pierwszy odrywający się atom wodoru jest „bardziej kwaśny” od pozostałych. Np. dla kwasu fosforowego (H₃PO₄), pK_a1 = 2,12, pK_a2 = 7,21, pK_a3 = 12,67, odpowiadające równowagom:

H₃PO₄ + H₂O ⇌ H₂PO−4 + H₃O⁺    K₁=1,1×10^-2

H₂PO−4 + H₂O ⇌ HPO2−4 + H₃O⁺    K₂=1,2×10^-7

HPO−4 + H₂O ⇌ PO3−4 + H₃O⁺    K₃=1,8×10^-12

Wartość pK_a odpowiada wartości pH, dla której stężenie pozostających w równowadze cząsteczek kwasu na kolejnych stopniach dysocjacji jest takie samo, np.:

Wykres dysocjacji kwasu fosforowego

Moc kwasu określa m.in zdolność do wypierania reszty kwasowej z soli w roztworach, a dokładnie decyduje o tym, w którą stronę jest przesunięta równowaga reakcji kwasu z daną solą. Kwas o większej mocy w reakcji z daną solą wypiera spontanicznie resztę kwasową pochodzącą ze słabszego kwasu, w wyniku czego powstaje słabszy kwas i sól mocnego kwasu. Reakcje w drugą stronę - tj. słabszego kwasu z solą mocniejszego kwasu też mogą zachodzić, ale ich równowaga jest silnie przesunięta w stronę substratów.

Mocne kwasy

Do mocnych kwasów zaliczamy m.in.:

• HCl;
• HBr;
• HI;
• H₂SO₄ ;
• HClO₄
• HNO₃
• oraz inne kwasy o wysokich wartościach stałej dysocjacji.

Zobacz też

• moc zasady
• superkwas

Bibliografia

Otrzymywanie i właściwości kwasów. W: Stanisława Hejwowska: Chemia Vademecum maturalne. Gdynia: Wydawnictwo Pedagogiczne OPERON, 2006, s. 48. ISBN 83-7461-299-1.  (pol.)

Dane o pK_a pochodzą z:

1. Adam Bielański, Podstawy Chemii Nieorganicznej, Wydawnictwo Naukowe PWN, W-wa 1994, Tom 2, str. 356-361.