ثابت تفکیک اسیدی و بازی

برای اسیدها واکنش دادن یون هیدروژن به مولکولهای حلال واکنش تفکیک اسیدی و برای بازها واکنش گرفتن یون هیدروژن از مولکولهای حلال واکنش تفکیک بازی یا حلالکافت نامیده می شود. این واکنشها و ثابت تعادل های آنها به صورت در ادامه آمده تعريف مي شوند. واکنش تفکیک اسیدی برای یک اسید بدین شکل درنظر گرفته می شود که اسید تفکیک شده و یون هیدروژن و باز مزدوج را تولید کند. ثابت تعادل واکنش تفکیک اسیدی که ثابت تفکیک اسید یا ثابت اسیدیته نامیده می شود و با Ka نمایش داده می شود، برابر حاصضرب غلظتهای تعادلی یون هیدروژن و باز مزدوج بخش بر غلظت تعادلی اسید است. افزایش مقدار ثابت تفکیک اسید بیانگر افزایش قدرت اسیدی و افزایش مقدار تفکیک اسید است.

واکنش تفکیک بازی برای یک باز بدین شکل درنظر گرفته می شود که باز از یک مولکول حلال پروتون گرفته و اسید مزدوج و گونه باز قوی حلال را تولید کند. ثابت تعادل واکنش تفکیک بازی که ثابت تفکیک باز یا ثابت بازیسیته نامیده می شود و با Kb نمایش داده می شود، برابر حاصضرب غلظتهای تعادلی اسید مزدوج و گونه باز قوی حلال بخش بر غلظت تعادلی باز است. افزایش مقدار ثابت تفکیک باز بیانگر افزایش قدرت بازی و افزایش مقدار تفکیک باز است. در اینجا، اگر حلال آب باشد، واکنش تفکیک بازی ممکن است واکنش هیدرولیز بازی نیز نامیده شود.

دقت داشته باشید که واکنش تفکیک اسیدی اسید مزدوج و واکنش تفکیک بازی باز مزدوج گرچه یکی اسید مزدوج مصرف و باز مزدوج تولید می کند و دیگری برعکس، دقیقا معکوس یکدیگر نیستند و یکی با گونه اسید قوی حلال و دیگری با گونه باز قوی حلال سروکار دارد.

ثابت تعادل های تفکیک اسیدی و بازی اسید و باز مزدوج مستقل از هم نیستند و با هم رابطه دارند. حاصلضرب ثابت تفکیک اسیدی اسید مزدوج و ثابت تفکیک بازی باز مزدوج مستقل از جنس اسید یا باز برابر ثابت اتوپروتولیز حلال است. در واقع مجموع واکنش تفکیک اسیدی اسید مزدوج و واکنش تفکیک بازی باز مزدوج، واکنش اتوپروتولیز حلال را نتیجه می دهد و از این رو حاصلضرب ثابت تعادل های آنها برابر ثابت اتوپروتولیز حلال است.

مقدار ثابت تفکیک های اسیدی و بازی تابعی از جنس اسید یا باز، جنس حلال و دما است.

با توجه به مقدار ثابت تفکیک، اسيدها و بازها در حلال به دو دسته قوي و ضعيف طبقه بندي مي شوند. اسيدها و بازهاي قوي، اسيدها و بازهايي هستند كه در حلال به طور كامل تفكيك مي شوند يا به عبارتي درصد تفكيك آنها صد درصد است یا بعبارتی ثابت تعادل واکنش تفکیک اسیدی یا بازی آنها بحدی بزرگ است که تفکیک اسیدی یا بازی آنها کمی یا تقریبا کامل فرض می شود. اسيدها و بازهاي ضعيف اسيدها و بازهايي هستند كه برای تفكيك آنها مقدار ثابت تعادل بحدی بزرگ نیست که تفکیک اسیدی یا بازی آنها کمی یا تقریبا کامل فرض شود. به عنوان مثال برای اسیدها در حلال آب، هیدروکلریک اسید، هیدروبرمیک اسید، هیدرویدیک اسید، نیتریک اسید و تفکیک اول سولفوریک اسید جز اسیدهای قوی هستند، درحالیکه هیدروفلوئوریک اسید، نیترو اسید، هیپوکلرو اسید و استیک اسید جز اسیدهای ضعیف هستند. به عنوان مثال برای بازها در حلال آب، سدیم هیدروکسید، پتاسیم هیدروکسید و باریم هیدروکسید جز بازهای قوی هستند، درحالیکه آمونیاک، یون فلوئورید، یون استات و یون نیتریت جز بازهای ضعیف هستند.

بایستی درنظر داشت که باز مزدوج يك اسيد ضعيف، يك باز ضعيف است و اسيد مزدوج يك باز ضعيف، يك اسيد ضعيف است. بعبارتی اگر تفکیک اسیدی یک اسید در یک حلال تعادلی باشد، حلالکافت یا تفکیک بازی باز مزدوج آن اسید نیز در آن حلال تعادلی خواهد بود. دقت داشته باشید که ضعیف در اینجا اشاره به تعادلی بودن (غیر کامل بودن) دارد.

اسيدها و بازها مي توانند تك ظرفيتي (تك پروتونی) يا چند ظرفيتي (چند پروتونی) باشند. يك اسيد با ظرفيت n توانايي توليد حداکثر n پروتون و يك باز با ظرفيت n توانايي گرفتن حداکثر n تا پروتون را دارد. بعنوان مثال اسید کربنیک که می تواند حداکثر دو پروتون بدهد، یک اسید دو ظرفیتی و یون فسفات که می تواند حداکثر سه پروتون بگیرد، یک باز سه ظرفیتی محسوب می شود. به تعداد ظرفیت یک اسید یا باز می توان ثابت تعادل تفکیک اسیدی یا تفکیک بازی (حلالکافت) در نظر گرفت که می توانند با شماره از هم متمایز شوند. همچنان برای هر اسید و باز مزدوج، حاصلضرب ثابت تعادل تفکیک اسیدی و ثابت تعادل تفکیک بازی (حلالکافت) برابر ثابت تعادل اتوپروتولیز حلال خواهد بود.

براي اسيدهاي چند ظرفيتي با جدا شدن یون هیدروژن، بار منفي مولکول افزايش مي يابد و معمولا تمايل آن به از دست دادن یون هیدروژن كاهش مي يابد، به همين علت ثابت تفکیک اسيدي هم كاهش مي يابد.

البته گاهی اوقات که هیدروژنهای اسیدی مربوط به موقعیتهای مختلف دور از هم در یک مولکول هستند، بعلت کاهش اثر کنده شدن یک هیدروژن بر مقدار تفکیک هیدروژن دیگر ممکن است مقادیر ثابت تفکیک ها اختلاف قابل توجهی نداشته باشند.