Ionisatieconstante

Ionisatieconstante is een maat voor de sterkte van een zuur of een base in water. Voor een zuur dat in water dissocieert volgens HA ⇌ H+ + A− is de ionisatieconstante Ka gedefinieerd als Ka = a(H+) · a(A−) / a(HA), waarbij a(...) de activiteit van de betrokken stoffen is. In veel toepassingen wordt Ka uitgedrukt met concentraties: Ka ≈ [H+][A−]/[HA]. Grote Ka-waarden betekenen sterkere zuren omdat het evenwicht meer naar rechts verschuift en de oplossing zuurder wordt. De pKa is de logaritmische tegenhanger: pKa = −log10(Ka).

Voor een base B die hydrolyseert volgens B + H2O ⇌ BH+ + OH− geldt de basische ionisatieconstante Kb = a(BH+) · a(OH−) / a(B). Net als Ka maakt Kb het krachtpercentage van een base zichtbaar; hogere Kb betekent sterkere base. Voor zure en bijbehorende conjugaatzijden geldt bij standaardomstandigheden pKa + pKb ≈ pKw, met pKw ≈ 14 bij 25°C, waardoor sterke zuren conjugaten zwakke basen zijn en omgekeerd.

Voor polyprotonische zuren bestaan meerdere stapgewijze ionisatieconstanten (Ka1, Ka2, enz.). De pKa-waarden geven de sterkte van elke stap aan en zijn handig bij bufferberekeningen. Henderson-Hasselbalch koppelt pH aan de verhouding van geconjugeerde vormen: pH = pKa + log([A−]/[HA]).

Meetmethoden omvatten titraties, spectroscopie en elektrodenmetingen; de resultaten worden beïnvloed door temperatuur en de aanname van activiteit versus concentratie. De ionisatieconstante is fundamenteel in chemie, biochemie en milieuwetenschappen vanwege de invloed op pH, oplosbaarheid en reactiesnelheden. Aandacht voor de conditie is essentieel bij berekeningen en toepassingen.