
電離常數(Ionization Constant) 是化學中描述弱電解質在水溶液中電離程度的重要物理量,特指弱酸或弱堿在特定溫度下達到電離平衡時的平衡常數。它定量反映了弱電解質電離趨勢的大小,數值越大,電離程度越高。
中文術語:電離常數(Diànlí Chángshù)
英文術語:Ionization Constant
縮寫:弱酸為 ( K_a )(Acid Ionization Constant),弱堿為 ( K_b )(Base Ionization Constant)。
定義:弱電解質(如醋酸 (ce{CH3COOH}) 或氨水 (ce{NH3})) 在水溶液中部分電離,達到平衡時,離子濃度乘積與未電離分子濃度的比值。其值僅與溫度有關,與初始濃度無關。
數學表達(以弱酸HA為例):
$$
ce{HA <=> H+ + A-}
K_a = frac{[ce{H+}][ce{A-}]}{[ce{HA}]}
$$
式中 ( [ce{H+}] )、( [ce{A-}] )、( [ce{HA}] ) 分别代表平衡時氫離子、酸根離子和弱酸的濃度。
( K_a ) 值越大(或 (mathrm{p}K_a = -log K_a) 越小),酸性越強(如鹽酸 ( K_a approx 10 ),醋酸 ( K_a = 1.8 times 10^{-5} ))。同理,( K_b ) 反映堿性強度(如氨水 ( K_b = 1.8 times 10^{-5} ))。
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電離常數(又稱離解常數)是描述弱電解質在水溶液中解離程度的平衡常數,通常用( K_a )(酸)或( K_b )(堿)表示。以下是詳細解釋:
對于弱酸(HA)的解離反應:
$$ text{HA} rightleftharpoons text{H}^+ + text{A}^- $$
電離常數表達式為:
$$ K_a = frac{[text{H}^+][text{A}^-]}{[text{HA}]} $$
同理,弱堿(B)的解離常數( K_b )為:
$$ K_b = frac{[text{BH}^+][text{OH}^-]}{[text{B}]} $$
意義:( K_a )或( K_b )越大,電解質解離程度越高,酸性/堿性越強。
假設某弱酸HA的( K_a = 1.0 times 10^{-4} ),在0.1 M溶液中解離時:
$$ frac{x}{0.1 - x} approx 1.0 times 10^{-4} $$
解得( x approx 0.0032 , text{M} ),即( [text{H}^+] = 0.0032 , text{M} ),對應pH ≈ 2.5。
電離常數是理解溶液平衡的核心參數,廣泛應用于化學、生物、環境科學等領域。如需具體數值,可查閱化學手冊或數據庫(如NIST Chemistry WebBook)。
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