「酸解離定数」の版間の差分

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このとき、酸解離定数 '''''K''<sub>a</sub>''' は、溶媒の濃度 '''[Hsol]''' を定数内に含めた形で次のように表せる。
:<math> K_\mboxmathrm{a} = \frac{[\mboxmathrm{H}_2 \mboxmathrm{sol}^+][\mboxmathrm{A}^-]} {[\mboxmathrm{HA}]}</math>
 
''K''<sub>a</sub> は溶媒の種類に依存し、また[[平衡定数]]であるために[[温度]]によっても変化する。
 
''K''<sub>a</sub> は物質によって大きく異なり、場合によっては非常に桁数が大きく(小さく)なるため、取扱いに不便なことがある。このため、負の[[常用対数]] '''-log{{pKa}} = −log<sub>10</sub>''K''<sub>a</sub> = {{pKa}}''' で表される場合が多い。定義から明らかなように、{{pKa}} が小さな酸ほど酸性が強い。
 
== 塩基解離定数 ==
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これより、塩基解離定数 '''''K''<sub>b</sub>''' は、溶媒の濃度 '''[Hsol]''' を定数に含めた形で次のように表せる。
 
:<math> K_\mboxmathrm{b} = \frac{[\mboxmathrm{BH}^+][\mboxmathrm{sol}^- ]} {[\mboxmathrm{B}]}</math>
 
''K''<sub>b</sub> も ''K''<sub>a</sub> と同様に、負の常用対数表示にした '''p''K''<sub>b</sub>''' として扱うことが多い。p''K''<sub>b</sub> の小さな物質ほど塩基性が強くなる。
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ある物質から[[水素イオン]]がひとつ脱離した化学種を、その物質の'''共役塩基'''と呼ぶ。反対に、ある物質に水素イオンがひとつ付加した化学種を、その物質の'''共役酸'''という。例えば、[[水]] ({{chem|H|2|O}}) の共役塩基は[[水酸化物イオン]] ({{chem|OH|-}})、共役酸は[[オキソニウムイオン]] ({{chem|H|3|O|+}}) である。
 
酸解離定数と塩基解離定数の定義より、ある酸 '''HA''' の酸解離定数 '''''K''<sub>a</sub>''' と、その共役塩基 '''A<{{sup>-</sup>}}''' の塩基解離定数 '''''K''<sub>b</sub>''' の間には次式が成立する。
 
:<math> K_\mboxmathrm{a} K_\mboxmathrm{b} = \frac{[\mboxmathrm{H}_2 \mboxmathrm{sol}^+][\mboxmathrm{A}^- ]} {[\mboxmathrm{HA}]} \cdot \frac{[\mboxmathrm{HA}][\mboxmathrm{sol}^- ]} {[\mboxmathrm{A}^-]} = [\mboxmathrm{H}_2 \mboxmathrm{sol}^+][\mboxmathrm{sol}^-]</math>
 
すなわち、ある溶媒中での ''K''<sub>a</sub> と ''K''<sub>b</sub> の積は、その溶媒の[[自己解離|自己解離定数]]に等しい。特に水溶液中では'''水のイオン積'''(25℃で 10<{{sup>-|14</sup>}} M<sup>2</sup>)に等しくなるため、[[常用対数]]表記では '''{{pKa}} + p''K''<sub>b</sub> = 14''' が成立する。
 
酸解離定数と塩基解離定数は溶媒の自己解離定数を媒介とすることで互いに変換可能であるため、文献等には酸解離定数のみが示されていることも多い。
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{| class="wikitable"
|+ 代表的な無機・有機化合物の水・DMSO・酢酸中の酸解離定数<ref>11.2 無機酸の酸解離定数、『化学便覧』、改訂5版、日本化学会、pp.II-332-333 ISBN 4-621-07341-9, 11.6 非水系の平衡定数、''ibin''、pp.354-356&nbsp;354–356より抜粋し一つの表に統合。</ref>
|-
!colspan=2|&nbsp;!!酸(共役酸)!!塩基(共役塩基)!!{{pKa}} ({{chem|H|2|O}})!!{{pKa}} (DMSO)!!{{pKa}} (AcOH)
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|[[過塩素酸]]||&nbsp; || {{chem|HClO|4}} || {{chem|ClO|4|-}} ||(強)||0.4||4.9
|-
|[[臭化水素酸]]||&nbsp;||HBr || {{chem|Br|-}} ||-4−4.1||1.1||6.1〜6.7
|-
|[[塩酸]]||&nbsp;||HCl || {{chem|Cl|-}}||-3−3.7||2.1||8.6
|-
|[[硫酸]] ({{chem|pKa|1}})||&nbsp;|| {{chem|H|2|SO|4}} ||{{chem|HSO|4|-}} ||&mdash;||1.4||7.2
|-
|[[硝酸]]||&nbsp;|| {{chem|HNO|3|}} || {{chem|NO|3|-}} ||-1−1.8||1.4||9.4
|-
|&nbsp;||[[トリクロロ酢酸]]|| {{chem|Cl|3|CCOOH}} || {{chem|Cl|3|CCOO|-}} ||0.7||&nbsp;||11.5