¿Cuál es el pKa del agua y por qué?

Una constante de disociación ácida , K a, es una medida de la fuerza de un ácido en solución. Es la constante de equilibrio de las reacciones ácido-base.

Para fines prácticos, es más conveniente utilizar la constante logarítmica , p K a, que se puede definir como:
El agua es anfibrótica (posee propiedades ácidas y básicas). El equilibrio de ionización se puede escribir como:
La constante de equilibrio viene dada por:
Señalando que:
Llegamos a:
Ka = Kw / [H2O]

Como Kw = 1.00E-14 (Autoionización del agua)
Y [H2O], la concentración molar de agua pura se puede calcular como:
[H2O] = (moles de agua) / (unidad de volumen)
[H2O] = (masa) / (peso molecular) * (volumen) = 1000/18 = 55.5

Por lo tanto, Ka = 1.00E-14 / 55.5 = 1.00E-15.74
y pKa = -log (1.00E-15.74) = 15.74

Por lo tanto, el pKa del agua pura es 15.74

El pKa de agua es 14 (a 25 C). Solo en algunos libros de texto orgánicos y en algunos textos de química general se da el pKa como 15.7. El valor de 15.7 es el resultado de un malentendido del potencial químico, la actividad y los estados estándar, así como una confusión entre la Ley de Henry y la Ley de Raoult. La mayoría de estos temas no se mencionan en los cursos de química hasta las clases de química física de nivel superior.

Si desea dos buenas explicaciones de por qué el pKa de agua es 14 a 25 C, lea: ¿Cuál es el pKa de agua?

y este artículo de Helvetica Chimica Acta: http://onlinelibrary.wiley.com/d

Según la información anterior, se dará cuenta de que no hay diferencia entre el pKa de agua y el Kw de agua porque

a) toda el agua en la solución actúa igual

b) las constantes de equilibrio se basan en actividades, no en concentraciones

c) no hay diferencia entre escribir H + o H30 + (Ambos son una representación imperfecta de un protón “libre” en el agua).

Desde al menos la década de 1960, los libros de texto de química orgánica han presentado tablas de ácidos orgánicos que incluyen valores para H2O y H3O + (15.74 y -1.74, respectivamente) que son indefendibles termodinámicamente y químicamente. Aquí rastreamos esto Aquí discutimos los problemas que invalidan esta conclusión, la mayoría http://www.kailashsweets.com/blo … importante es que se basa en el uso del error de estado estándar líquido puro (fracción molar = 1) volviendo a las primeras contribuciones de Brønsted en la década de 1920 a la teoría de ácidos y bases de Brønsted – Lowry. http://www.kailashsweets.com/blo … Los químicos orgánicos generalmente defienden el uso de estos valores citando mediciones de la constante de equilibrio para la reacción agua + metóxido ácido-base que http://www.kailashsweets.com/blo … sugirió que el metanol (pka = 15.54) es un ácido más fuerte que el agua; a partir de esto, los http://www.kailashsweets.com/blo orgánicos … los químicos han concluido que la cantidad de agua debe ser 15.74 en lugar de 14.00. http://www.kailashsweets.com/blo … eso es bastante diferente del estado estándar para acidez determinada en solución diluida (molalidad = 1). Usando el último estado estándar, http://www.kailashsweets.com/blo … la constante de equilibrio para la reacción de agua / metóxido varía de 4 a 70, mostrando que el agua es un ácido más fuerte que el metanol, http: //www.kailashsweets .com / blo … y justificando el uso del valor termodinámicamente correcto, p K a (H2O) = 14.00. Tienda de dulces en línea en Surat India | Comprar dulces en línea en Surat India | Dulces indios en línea en Surat India |

El pKa de agua a 25 ° C es 14.0 y no 15.7 (4) como se cita comúnmente. Este es el resultado de malentendidos en química y termodinámica.

Para un HA ácido, se establece el siguiente equilibrio en una solución:

HA (aq) [math] \ rightleftharpoons [/ math] H [math] ^ + [/ math] (aq) + A [math] ^ – [/ math] (aq)

Ahora viene la parte importante: la termodinámica. Si se conoce la energía libre de Gibbs de un equilibrio, su constante de equilibrio se puede deducir para la temperatura dada. La siguiente relación es cierta:

G [matemáticas] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemáticas] = -RT ln (K)

En el caso del agua, se establece el siguiente equilibrio:

H [matemática] _2 [/ matemática] O (l) [matemática] \ rightleftharpoons [/ matemática] H [matemática] ^ + [/ matemática] (aq) + OH [matemática] ^ – [/ matemática] (aq)

La energía libre de Gibbs viene dada por:

[matemática] \ Delta [/ matemática] G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemática] = G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {productos}} [/ matemáticas] – G [matemáticas] ^ {\ ominus} _ {\ text {reactivos}} [/ matemáticas]

[matemática] \ Delta [/ matemática] G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemática] = (G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {H} ^ + } [/ matemática] + G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {OH} ^ -} [/ matemática]) – G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {H} _2 \ text {O}} [/ matemáticas]

[matemática] \ Delta [/ matemática] G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemática] = (0 + -157.2) – (-237.14)

[matemática] \ Delta [/ matemática] G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemática] = (0 + -157.2) – (-237.14)

[matemática] \ Delta [/ matemática] G [matemática] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemática] = +79.94 kJ mol [matemática] ^ {- 1} [/ matemática]

G [matemáticas] ^ {\ ominus} _ {\ text {f}} [/ matemáticas] = -RT ln (K)

+79.94 × 10 [matemática] ^ 3 [/ matemática] = – 8.314 × 298.15 × ln (K)

ln (K) = – 32.25

K = 9.863 × 10 [matemática] ^ {- 15} [/ matemática]

K = 1.0 × 10 [matemáticas] ^ {- 14} [/ matemáticas]

Usando la relación:

pK [matemática] _ {\ text {a}} [/ matemática] = -log [matemática] _ {10} [/ matemática] (K [matemática] _ {\ text {a}} [/ matemática])

pK [matemática] _ {\ text {a}} [/ matemática] = -log [matemática] _ {10} [/ matemática] (1.0 × 10 [matemática] ^ {- 14} [/ matemática])

pK [matemáticas] _ {\ text {a}} [/ matemáticas] = 14.0

Por lo tanto, en RTP la pK [matemática] _ {\ text {a}} [/ matemática] del agua es 14.0

[matemática] pK_a [/ matemática] es el logaritmo negativo de la constante de disociación ácida ([matemática] K_a [/ matemática]) de una solución. Es una medida cuantitativa de la acidez de los ácidos débiles.

La [matemática] pK_a [/ matemática] del agua depende de la temperatura .

A 25 grados Celsius, es 14. El valor de 15.7 es una cita errónea .

La pka de agua es 15.74 porque su fuerza ácida se compara solo con ella misma. Como el agua es un solvente universal, estamos tomando valores pka ​​de todos los compuestos en el agua. Por lo tanto, estamos tomando pka de agua tomando agua como solvente … también se conoce como auto Protolisis constante del agua.