Vaikka Hydroniumin wikipedia-sivu osoittaa $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $ -1,74, huomasin tämän keskustelussa sivu, josta aihe vaikuttaa olevan keskusteltu (vrt. http://en.wikipedia.org/wiki/Talk:Hydronium#pKa.3F ), koska vaihtoehtoinen (ilmeisesti tiukempi) päättely johtaa $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} = 0 $ hintaan $ \ ce {H3O +} $.
Monet esittelyt johtavat myös $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $ ja $ \ mathrm {p} K_ \ text {b} $ 15,74 hintaan $ \ ce {H2O} $ ja anna $ K_ \ text {w} = [\ ce {H +}] [\ ce {OH -}] = 10 ^ {- 14} $ käyttämällä $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $ ja $ \ mathrm {p} K_ \ text {b} $ / -1,74 arvolle $ \ ce {H +} $ ja $ \ ce {OH -} $. Mutta nämä mielenosoitukset näyttävät käyttävän pitoisuutta $ [\ ce {H2O}] = 55,56 ~ \ text {mol / L} $ toiminnan $ a _ {\ ce {H2O}} = 1 $ (liuottimen) sijaan. reaktioiden tasapainovakiossa.
Minusta näyttää siltä, että $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $ of $ \ ce {H3O +} $ on oltava yhtä suuri kuin $ 0 $.
On tästä kysymyksestä keskusteltiin edelleen?
PS1:
Jos haluat lisätä kysymystä koskevia yksityiskohtia, keskustelu wikipedia-sivun keskustelussa mainituissa viitteissä sekä Nicolau Saker Neto -kaverin tarjoamassa linkissä näyttää olevan keskustelua kiehua kahden eri tasapainovakion määritelmän rinnakkaiseloon:
– yksi perustuu yhdisteiden aktiivisuuteen
– toinen johdetaan ”massatoimilakista” ja joka täten käyttää yhdisteet
Callenin (termodynamiikka ja johdanto termostatistiikkaan) lukeminen antaa minulle vaikutelman, että molaarifraktioita sisältävän tasapainovakion johtaminen massatoimilakista perustuu oletukseen ihanteellisesta nesteestä. Kuitenkin juuri poikkeama idealiteetista näyttää perustelevan toiminnan käytön molaaristen osien sijasta. Onko se oikein?
PS2:
Toinen asia, jota en ole vielä tarkastellut yksityiskohdissa, näyttää olevan keskustelu mahdollisuudesta soveltaa $ K_ \ text {a} $ -määritelmää vesimolekyylit $ \ ce {H2O} $, koska ne eivät ole kovin laimennettu liuotin, koska ne muodostavat liuottimen. Onko tämä pätevä ongelma ja pitäisikö $ \ ce {H3O +} / \ ce {H2O} $ happamuus määrittää toisessa liuottimessa kuin $ \ ce {H2O} $ verrata muihin happoihin?
Kommentit
- On ongelma, että 55,56 molaarista hydroniumia sisällytetään sen vastaioniin. Harkitse vahvojen happojen vesiaseotrooppeja ei painoprosentteina vaan moolisuhteena. Onko siellä jotain mielenkiintoista?
- tämän linkin alaviitteissä puhutaan hydratoidun $ K_a $: n laskemisesta ja pätevyydestä protoneja vedessä, useilla viitteillä, jotka saattavat kiinnostaa.
- @Setä Al, olen ’ pahoillani, mutta en ’ ei ymmärrä lauseesi.
- @NicolauSakerNeto, nämä viitteet todellakin ovat päällekkäisiä wikipedia-sivun keskustelussa olevien kanssa. Katsoin niitä ja toistaiseksi minusta näyttää siltä, että kysymys johtuu tasapainovakion kahdesta eri määritelmästä:
- @NicolauSakerNeto: (1) Anteeksi edellisen kommenttini kirjoitusvirheistä ( En voinut ’ muokata sitä enää) … (2) Muokkasin kysymystä jatkaakseni keskustelua viitteissä ymmärtäessäni.
vastaus
Hydroniumia $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ ympäröivä kiista syntyy enimmäkseen $ K_ \ määritelmästä mathrm {a} $ tai sen puuttuminen.
IUPAC-määritelmää $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ tai $ K_ \ mathrm {a} $ ei ole.
Lähin IUPAC-määritelty termi on vakiotasapainovakio , joka voidaan merkitä nimellä $ K ^ \ circ $ tai vain $ K $ .
Fysikaalisen kemian tekstit, kuten Levine, ja arvostetut teokset, kuten Batesin s ”pH: n määrittäminen – teoria ja käytäntö” määrittelevät $ K ^ \ circ_ \ mathrm {a} $ happo vedessä kuten:
$$ \ frac {a (\ ce {A -}) a (\ ce {H3O +})} {a (\ ce {HA}) a (\ ce { H2O})} \ tag {1} $$
Missä $ a $ on -toiminta .
Korvaa se happo on $ \ ce {H3O +} $:
$$ \ frac {a (\ ce {H2O}) a (\ ce {H3O +})} {a (\ ce {H3O +}) a (\ ce {H2O})} = 1 \ tag {2} $$
ja tietysti $ – \ log (1) = 0 $.
Luku $ -1.74 $, josta jotkut lainaavat hydroniumia $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $, tulee:
- veden toiminnan jättäminen pois $ K ^ \ circ_ \ mathrm: n nimittäjästä {a} $ -määritelmä (yhtälö $ (1) $); ja
- veden pitoisuuden (noin $ 55,5 ~ \ mathrm {M} $) ottaminen $ K_ \ mathrm {a} $: ksi \ ce {H3O +} $.
Siellä yksi saa $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ muodossa $ – \ log (55.5) = -1.74 $. Esimerkiksi Levineellä on jopa $ -1,74 $ -arvo luvussa, jossa verrataan eri happojen $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ ”: ta, mutta sillä on alaviite, joka selittää, että $ \ ce {H3O + } $ perustuu vaihtoehtoiseen $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ -määritykseen.
Palaten kuitenkin analyysiin, jonka mukaan $ K ^ \ circ_ \ mathrm {a} = 1 $ on luultavasti arvovaltaisin asia tässä asiassa:
Uusi näkökulma Ka (H3O +, H2O) ja Kb (H2O, OH-) -parien merkitykseen ja arvoihin vedessä , mikä edellyttää, että
$ $ \ ce {H2O + H3O + < = > H3O + + H2O} $$
”ei vastaa todellinen kemiallinen prosessi ”ja siksi” ei ole laillista ”laajentaa käsitteen $ K ^ \ circ_ \ mathrm {a} $ arvoon $ \ ce {H3O +} $ vedessä.
Artikkeli menee sanoen, että vain tutkimalla $ K_ \ mathrm {a} $ of $ \ ce {H3O +} $ toisessa liuottimessa, kuten etanolissa, voidaan $ \ ce {H3O +} $ verrata muihin happoihin.
Etanolissa $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ of $ \ ce {H3O +} $ on 0,3 $ ja $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ -arvot ovat 1,0 $ \ pm 0,3 $ yksikköä alhaisempi vedessä kuin etanolissa, joten artikkelissa ehdotetaan $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ -0,7 $ hintaan $ \ ce {H3O +} $ vedessä vertailua varten ot hänen hapot.
Kommentit
- Joten kuulostaa siltä, että arvon -1,76 alkuperä syntyy yksinkertaistetusta pKa-määritelmästä, jota käytetään usein johdantokursseilla. Joka tapauksessa, mitä seurauksia sillä on, jos pKa on todella 1,0 eikä -1,76? Erouko protonoidun metanolin pKa merkittävästi?
- Huomasin myös, että protonoidun metanolin pKa on -2,2 Olisiko H3O + todellakin niin erilainen kuin protonoitu metanoli?
- @Dissenter ” mitä seurauksia tällä on, jos pKa on todella 1,0 -1,76: n sijasta ” Kukaan ei sano 1,0, ainoat mainitut arvot ovat 0,0 , -0,7 ja -1,74. Mutta en mielestäni ’ usko, että seurauksia olisi, koska ainoa todellinen tasapaino H2O: n ja H3O +: n kanssa on Kw, kuten artikkelissa selitetään. En voi ’ ajatella tilannetta, jossa olen ’ koskaan käyttänyt H3O +: n Ka-arvoa vedessä.
- @Dissenter ” Huomasin, että protonoidun metanolin pKa-arvo on -2,2 Olisiko H3O + todellakin niin erilainen kuin protonoitu metanoli? ” DMSO: ssa vesi pKa on 2,4 yksikköä korkeampi kuin metanoli pKa chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable
vastaus
Mielestäni Keqin ja Ka: n välillä on väärinkäsitys:
> $ \ ce {H3O + + H2O < = > H3O + + H2O} $ :
$$ K_ {eq} = \ frac {[\ ce {H3O +}] * [\ ce {H2O}]} {\ ce {[H3O +] * [H2O]}} = 1 $$
kuitenkin $ K_ \ mathrm {a} = K_ {eq} * [\ ce {H2O}] = \ ce {[ H2O]} $
siksi $ K_ \ mathrm {a} (\ ce {H3O +}) = [\ ce {H2O}] $
p $ K_ \ mathrm {a} (\ ce {H3O +}) = -1,74 $