Mikä on dissosiaatiovakio?

Dissosiaatiovakio on mitta siitä, kuinka helposti yhdiste jakautuu ioneiksi, kun se lisätään liuottimeen. Yhdisteet, joilla on korkea dissosiaatiovakio, suosivat tasapainon oikeaa puolta eli ionien muodostumista. Yleisin dissosiaatiovakioiden käyttö on happojen ja emästen lujuuden määrittäminen vesiliuoksissa.

Johannes Nicolaus Brønsted ja Thomas Martin Lowry määrittivät hapot protonien luovuttajiksi ja emäkset protonien vastaanottajiksi. Kun lisätään veteen, hapan yhdiste ionisoituu helposti, luovuttaen positiivisesti varautuneen vetyatomin tai protonin. Muodostuneen hapon vahvuus liittyy vetyatomin luovutuksen yhteydessä muodostuneen ionin stabiilisuuteen.

Yleisen kaavan HA happo hajoaa vedessä yhtälön HA + H2O -> H + (aq) + A- (aq) mukaisesti, jossa H2O on vesi, H + on positiivisesti varautunut vetyioni, jota kutsutaan myös protoniksi, ja A- on negatiivinen ioni, joka muodostuu protonin luovutuksen yhteydessä. Hapon dissosiaatiovakio Ka on yhtä suuri kuin [H+] [A-]/[HA], jossa hakasulkeet osoittavat vastaavien yhdisteiden tai ionien pitoisuuksia. Vahvat hapot suosivat tämän yhtälön oikeaa puolta ja heikot hapot, kuten etikkahappo, hajoavat vain hieman, mikä tarkoittaa, että ne suosivat yhtälön vasenta puolta.

Kun veteen lisätään, kloorivety hajoaa helposti muodostaen suolahappoa. Suolahapon Ka -arvo on 106 moolia litrassa – 107 moolia litrassa. Tämä tarkoittaa, että suolahapossa on satoja tuhansia enemmän dissosioituneita ioneja kuin hajoamattomia molekyylejä. Vetyionipitoisuuden mittaus liuoksessa on toinen menetelmä happolujuuden mittaamiseksi. Tätä kutsutaan potenz-vetyksi (pH), ja se saadaan yhtälöstä pH = -log10 [H+]. Vahvasti happamilla liuoksilla, joilla on korkea H+ -pitoisuus, on alhainen pH.

Vedellä on myös happamia ominaisuuksia, tosin paljon vähemmän kuin suolahapolla tai jopa etikkahapolla. Liuoksen sähkönjohtavuus riippuu ionien läsnäolosta liuoksessa, joten hapon lujuus voidaan määrittää mittaamalla sen johtavuus elektrodien avulla. Tästä seuraa, että täysin puhtaan tislatun veden ei pitäisi olla johtavaa, mutta näin ei ole. Tämä johtuu siitä, että vesi hajoaa itsestään muodostaen vety- ja hydroksidi-ioneja. Tämä dissosiaatio on hyvin heikko ja sitä kutsutaan veden ionituotteeksi, KW.

On olemassa vastaava suhdevakio, joka kuvaa emästen lujuutta. Yleinen emäs, B, saa veden hajoamaan muodostaen BH+ ja OH-hydroksidi-ioneja. Tämän emäksen lujuuden antaa emäksen dissosiaatiovakio Kb, joka on yhtä suuri kuin [BH+] [OH-]/[B]. Emäksen lujuus riippuu BH+ -ionin stabiilisuudesta. Natriumhydroksidi tai kaliumhydroksidi muodostavat erittäin stabiileja emäksiä, ja siksi niillä on korkeat Kb -arvot.