Hydronium의 위키 백과 페이지에는 −1.74의 $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $가 나와 있지만 이에 대한 논의에서 대안 (명백하게 더 엄격한) 추론이 $ \로 이어지기 때문에 주제가 논쟁의 여지가있는 것으로 보이는 페이지 ( http://en.wikipedia.org/wiki/Talk:Hydronium#pKa.3F 참조) mathrm {p} K_ \ text {a} = $ \ ce {H3O +} $의 경우 0 $.
또한 많은 데모에서 $ \ ce {H2O} $에 대해 15.74 개 중 $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $ 및 $ \ mathrm {p} K_ \ text {b} $가 발생했습니다. 따라서 $ K_ \ text {w} = [\ ce {H +}] [\ ce {OH-}] = 10 ^ {-14} $를 사용하여 $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $를 제공합니다. $ \ ce {H +} $ 및 $ \ ce {OH-} $에 대해 각각 −1.74 개 중 $ \ mathrm {p} K_ \ text {b} $. 그러나 이러한 시연은 $ a _ {\ ce {H2O}} = 1 $ (용매의 경우) 대신 $ [\ ce {H2O}] = 55.56 ~ \ text {mol / L} $ 농도를 사용하는 것으로 보입니다. 반응의 평형 상수에서.
그래서 $ \ ce {H3O +} $의 $ \ mathrm {p} K_ \ text {a} $는 $ 0 $와 같아야합니다.
이 질문은 여전히 논쟁 중입니까?
PS1 :
질문에 대한 자세한 내용을 추가하려면 wikipedia 페이지의 토론과 Nicolau Saker Neto가 제공 한 링크에 언급 된 참고 문헌의 토론이 아래에있는 것 같습니다. 평형 상수에 대한 두 가지 다른 정의가 공존하는 것으로 요약하면 다음과 같습니다.
-하나는 화합물의 활성을 기반으로합니다.
-다른 하나는 “질량 작용 법칙”에서 파생되어 화합물
Callen (열역학 및 서모 스탯 입문)을 통해 읽는 것은 몰분율을 포함하는 평형 상수의 질량 작용 법칙에서 파생 된 것이 이상적인 유체의 가정에 기반한다는 인상을줍니다. 그러나 몰분율 대신 활동의 사용을 정당화하는 것은 이상성에서 벗어난 것입니다. 맞습니까?
PS2 :
아직 자세히 살펴 보지 않은 또 다른 요점은 $ K_ \ text {a} $에 대한 정의를 다음에 적용 할 가능성에 대한 논쟁 인 것 같습니다. 물 분자 $ \ ce {H2O} $는 용매를 구성하기 때문에 고도로 희석 된 용질이 아니라는 점을 고려합니다. 이것은 유효한 문제이며 $ \ ce {H3O +} / \ ce {H2O} $의 산도를 $ \ ce {H2O} $가 아닌 다른 용매에서 결정하여 다른 산과 비교해야합니까?
코멘트
- 반 이온이 포함 된 55.56 몰 하이드로 늄을 갖는 문제가 있습니다. 중량 %가 아니라 몰비로 강산의 물 공비를 고려하십시오. 흥미로운 점이 있습니까?
- 이 링크 의 각주에서는 $ K_a $의 수화물의 계산과 유효성에 대해 설명합니다. 몇 가지 참고 문헌이있는 물 속의 양성자입니다.
- @Uncle Al, 저는 ' 미안하지만 저는 그렇지 않습니다. ' 문장을 이해하지 못합니다.
- @NicolauSakerNeto, 이러한 참조는 실제로 위키 백과 페이지의 토론 사이트에있는 참조와 겹칩니다. 나는 그것들을 보았고 지금은 문제가 평형 상수에 대한 두 가지 다른 정의의 존재로 귀결되는 것 같습니다.
- @NicolauSakerNeto : (1) 이전 댓글의 오타에 대해 죄송합니다 ( ' 더 이상 수정할 수 없습니다.) … (2) 내가 이해하는대로 참고 문헌에서 토론을 재개하기 위해 질문을 수정했습니다.
답변
$ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ 하이드로 늄을 둘러싼 논쟁은 대부분 $ K_ \의 정의에서 비롯됩니다. mathrm {a} $ 또는 그것의 부족.
$ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ 또는 $ K_ \ mathrm {a} $에 대한 IUPAC 정의가 없습니다.
가장 가까운 IUPAC 정의 용어는 표준 평형 상수 이며 $ K ^ \ circ $ 또는 $ K $로 표시 될 수 있습니다. .
Levine과 같은 물리 화학 텍스트와 Bates의 “Determination of pH-Theory and Practice”와 같은 존경받는 작품은 $ K ^ \ circ_ \ mathrm {a} $를 정의합니다. 물 속의 산 :
$$ \ frac {a (\ ce {A-}) a (\ ce {H3O +})} {a (\ ce {HA}) a (\ ce { H2O})} \ tag {1} $$
$ a $는 활동 입니다.
대체 산은 $ \ ce {H3O +} $ :
$$ \ frac {a (\ ce {H2O}) a (\ ce {H3O +})} {a (\ ce {H3O +}) a (\ ce {H2O})} = 1 \ tag {2} $$
물론 $-\ log (1) = 0 $.
숫자 $ -1.74 $ 하이드로 늄 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $에 대한 인용문 :
- $ K ^ \ circ_ \ mathrm의 분모에서 물의 활동을 생략 {a} $ 정의 (등식 $ (1) $); 그리고
- 물 농도 (약 $ 55.5 ~ \ mathrm {M} $)를 $의 $ K_ \ mathrm {a} $로 \ ce {H3O +} $.
$ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $를 $-\ log (55.5) = -1.74 $로 얻습니다. 예를 들어 Levine은 다양한 산의 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ “s를 비교하는 그림에서 $ -1.74 $ 값을 가지고 있지만 $ \ ce {H3O +의 값을 설명하는 각주가 있습니다. } $는 대체 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ 정의를 기반으로합니다.
그러나 $ K ^ \ circ_ \ mathrm {a} = 1 $라는 분석을 재검토하는 것이 아마도이 문제에 대한 가장 권위있는 논문 일 것입니다.
물에서 Ka (H3O +, H2O) 및 Kb (H2O, OH-) 쌍의 의미와 값에 대한 새로운 관점 ,
$ $ \ ce {H2O + H3O + < = > H3O + + H2O} $$
“는 실제 화학 공정 “이므로 $ K ^ \ circ_ \ mathrm {a} $의 개념을 물에서 $ \ ce {H3O +} $로 확장하는 것은”적법하지 않습니다 “.
이 기사는 다음과 같습니다. 에탄올과 같은 다른 용매에서 $ \ ce {H3O +} $의 $ K_ \ mathrm {a} $를 연구해야만 $ \ ce {H3O +} $를 다른 산과 비교할 수 있습니다.
에탄올에서 $ \ ce {H3O +} $의 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $는 $ 0.3 $이고 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $ 값은 $ 1.0 \ pm 0.3 $ 단위입니다. 물이 에탄올보다 낮으므로이 기사에서는 ot와 비교하기 위해 물에서 $ \ ce {H3O +} $에 대해 $ -0.7 $의 $ \ mathrm {p} K_ \ mathrm {a} $을 제안합니다. 그녀의 산.
코멘트
- 따라서 -1.76 값의 기원은 입문 과정에서 자주 사용되는 pKa의 단순화 된 정의에서 비롯된 것 같습니다. 어쨌든 pKa가 실제로 -1.76이 아니라 1.0이라면 이것이 의미하는 바는 무엇입니까? 양성자 화 된 메탄올의 pKa가 크게 다른가요?
- 또한 양성자 화 된 메탄올의 pKa가 -2.2라는 사실을 발견했습니다. H3O +가 양성자 화 된 메탄올과 그렇게 많이 다를까요?
- @Dissenter " pKa가 실제로 -1.76이 아니라 1.0 인 경우 이것이 의미하는 바는 무엇입니까? " 아무도 1.0을 말하지 않고 언급 된 유일한 값은 0.0입니다. , -0.7 및 -1.74. 하지만 ' 기사에서 설명하는 것처럼 H2O 및 H3O +와의 유일한 실제 균형은 Kw이기 때문에 결과가 없다고 생각합니다. ' ' 물에서 H3O +의 Ka 값을 사용한 적이없는 상황을 생각할 수 없습니다.
- @Dissenter " 양성자 화 된 메탄올의 pKa가 -2.2 인 것을 발견했습니다. H3O +가 양성자 화 된 메탄올과 실제로 그렇게 많이 다를까요? " DMSO에서 물 pKa는 메탄올 pKa보다 2.4 단위 더 높습니다. chem.wisc.edu/areas/reich/pkatable
답변
Keq와 Ka 사이에 오해가있는 것 같습니다.
for $ \ ce {H3O + + H2O < = > H3O + + H2O} $ :
$$ K_ {eq} = \ frac {[\ ce {H3O +}] * [\ ce {H2O}]} {\ ce {[H3O +] * [H2O]}} = 1 $$
그러나 $ K_ \ mathrm {a} = K_ {eq} * [\ ce {H2O}] = \ ce {[ H2O]} $
따라서 $ K_ \ mathrm {a} (\ ce {H3O +}) = [\ ce {H2O}] $
p $ K_ \ mathrm {a} (\ ce {H3O +}) = -1.74 $