Constante de ionização

A constante de ionização é uma medida de quão completamente um ácido se dissocia em água. Para ácidos, usamos a expressão $K_a$ (constante de ionização ácida), que é a constante de equilíbrio para a dissociação do ácido. Ela é dada pela fórmula:

[ K_a = \frac{[A^-][H^+]}{[HA]} ]

onde: - $[A^{-}]$ é a concentração do anião (base conjugada), - $[H^{+}]$ é a concentração de íons hidrogênio (ou íons hidrônio, $H_3{O}^{+}$), - $[HA]$ é a concentração do ácido não dissociado.

Para analisar se um ácido é forte ou fraco com base na constante de ionização $K_a$, considere os seguintes pontos:

1. Valores de $K_a$:

• Ácidos Fortes: Têm valores de $K_a$ muito grandes (tipicamente, valores superiores a 1 ou mesmo chegam à faixa de 10^3 e acima). Estes ácidos se dissociam completamente em soluções aquosas.

Exemplo: O ácido clorídrico (HCl) é um ácido forte.

• Ácidos Fracos: Têm valores de $K_a$ pequenos (tipicamente menores que 1, muitas vezes estão na faixa de 10^-4 a valores muito menores). Estes ácidos não se dissociam completamente em soluções aquosas.

Exemplo: O ácido acético ($C{H}_{3}COOH$) é um ácido fraco com $K_a\approx 1.74\times {10}^{-5}$.

2. Comparação com Valores de Referência:

• Regra Geral: Quanto maior o $K_a$, mais forte é o ácido, porque uma maior fração das moléculas de ácido dá íons $H^{+}$.

• Listas de Referência: Tabelas de constantes de ionização podem ser usadas para comparação direta. Comparando o $K_a$ do ácido em questão com os valores tabelados, é possível determinar aproximadamente a força relativa do ácido.

3. pKa:

Em vez de $K_a$, muitos utilizam $p{K}_a$, que é o valor negativo do logaritmo de base 10 da constante de ionização ácida:

• Aqui, um ácido forte terá um pequeno $p{K}_a$ enquanto um ácido fraco terá um grande $p{K}_a$.

Exemplos de $p{K}_a$:

• Ácidos fortes ($p{K}_a<1$): Ácido sulfúrico (H?SO?), ácido clorídrico (HCl).
• Ácidos moderadamente fortes (1 < $p{K}_a<3$): Ácido fórmico (HCOOH).
• Ácidos fracos (3 < $p{K}_a<7$): Ácido acético (CH?COOH).
• Ácidos muito fracos ($p{K}_a>7$): Ácido carbônico (H?CO?).

Resumo:

• Ácidos fortes têm $K_a$ grandes (ou $p{K}_a$ pequenos).
• Ácidos fracos têm $K_a$ pequenos (ou $p{K}_a$ grandes).

Utilizar esses valores para comparar ácidos entre si oferece uma boa indicação da força relativa dos ácidos.