Видообразование ионов относится к изменению концентрации различных форм ионов при изменении pH раствора . [1]
pH раствора монопротонной слабой кислоты можно выразить через степень диссоциации. После перестановки выражения, определяющего константу диссоциации кислоты , и подставляя pH = −log 10 [H + ], получаем
Это форма уравнения Хендерсона-Хассельбаха . Из этого выражения можно вывести, что
Отсюда следует, что диапазон pH, в котором происходит частичная диссоциация кислоты, составляет около pK a ± 2. Это показано графически справа.
Практическое применение этих результатов заключается в том, что диапазон перехода pH индикатора pH составляет приблизительно p K a ± 1; цвет индикатора в его кислотной форме отличается от цвета сопряженной базовой формы. В диапазоне перехода обе формы находятся в равновесии, поэтому цвет является промежуточным. За пределами диапазона перехода концентрация кислоты или сопряженного основания составляет менее 10 %, и доминирует цвет основных видов.
Слабая кислота может быть определена как кислота с p K a больше, чем примерно −2. Кислота с p K a = −2 будет на 99 % диссоциирована при pH 0, то есть в растворе 1 M HCl. Любая кислота с ap K a меньше , чем примерно −2, называется сильной кислотой . Сильные кислоты считаются полностью диссоциированными. Не существует точного значения p K a , которое отличает сильные и слабые кислоты, поскольку сильные кислоты, такие как серная кислота , связаны в очень концентрированном растворе.
Расчет концентраций видов для полипротонной кислоты более сложен, если значения p K не разделены четырьмя или более, поскольку три или более видов могут сосуществовать при заданном pH. Пример лимонной кислоты показан справа. Области pH, в которых существуют виды, сильно перекрываются, поскольку разница между последовательными значениями p K a мала. Было опубликовано большое количество компьютерных программ для расчета равновесных концентраций видов. Большинство из них могут обрабатывать гораздо более сложные равновесия, чем кислотно-щелочные равновесия в растворе. Подробности относительно программ общего назначения см. в разделе компьютерные программы для расчета концентраций видов в химическом равновесии .