การแยกตัวของไดเมอร์ของกอมเบิร์ก

แผนภาพการแตกตัวของกรดฟอสฟอริก

ในทางเคมีการแตกตัวเป็นกระบวนการทั่วไปที่โมเลกุล (หรือสารประกอบไอออนิก เช่นเกลือหรือสารเชิงซ้อน ) แยกตัวหรือแตกออกเป็นสิ่งอื่น ๆ เช่น อะตอม ไอออน หรืออนุมูลอิสระโดยปกติแล้วจะเป็นกระบวนการที่ผันกลับได้ ตัวอย่างเช่น เมื่อกรดละลายในน้ำพันธะโควาเลนต์ระหว่าง อะตอม ที่มีค่าอิเล็กโทรเนกาติวิตีสูงและอะตอมไฮโดรเจนจะถูกทำลายโดยการแตกตัวแบบเฮเทอโร ไลติก ซึ่งให้โปรตอน (H ⁺ ) และไอออนลบ การแตกตัวเป็นสิ่งที่ตรงข้ามกับการรวมตัวหรือการรวมตัวกันใหม่

สำหรับการแตกตัวแบบผันกลับได้ในสมดุลทางเคมี

${\displaystyle {\ce {AB <=> A + B}}}$

ค่าคงที่การแตกตัวK _dคืออัตราส่วนของสารประกอบที่แตกตัวแล้วต่อสารประกอบที่ยังไม่แตกตัว

${\displaystyle K_{d}=\mathrm {\frac {[A][B]}{[AB]}} }$

โดยวงเล็บหมายถึงความเข้มข้นสมดุลของสปีชีส์^{[ 1 ]}

ระดับการแตกตัวคือสัดส่วนของโมเลกุลของสารละลายเดิมที่แตกตัวออกไป โดยปกติจะใช้สัญลักษณ์กรีก α แทน กล่าวให้ถูกต้องยิ่งขึ้น ระดับการแตกตัวหมายถึงปริมาณของสารละลายที่แตกตัวเป็นไอออนหรืออนุมูลอิสระต่อโมล ในกรณีของกรดและเบสที่แรงมาก ระดับการแตกตัวจะใกล้เคียงกับ 1 กรดและเบสที่อ่อนกว่าจะมีระดับการแตกตัวน้อยกว่า มีความสัมพันธ์อย่างง่ายระหว่างพารามิเตอร์นี้กับปัจจัยของแวนต์ฮอฟฟ์ถ้าสารละลายแตกตัวเป็นไอออนแล้ว ${\displaystyle \alpha }$${\displaystyle i}$${\displaystyle n}$

${\displaystyle i=1+\alpha (n-1)}$

ตัวอย่างเช่น สำหรับการแยกตัวดังต่อไปนี้

${\displaystyle {\ce {KCl <=> K+ + Cl-}}}$

ดังนั้นเราจึงจะมีสิ่งนั้น ${\displaystyle n=2}$${\displaystyle i=1+\alpha }$

การแตกตัวของเกลือโดยการละลายในสารละลายเช่นน้ำหมายถึงการแยกตัวของไอออนบวกและไอออนลบเกลือสามารถแยกกลับคืนมาได้โดยการระเหยตัวทำละลาย

อิเล็กโทรไลต์หมายถึงสารที่ประกอบด้วยไอออนอิสระและสามารถใช้เป็นตัวนำไฟฟ้าได้ ในอิเล็กโทรไลต์อ่อน สารละลายส่วนใหญ่จะไม่แตกตัวเป็นไอออนอิสระ ในขณะที่ในอิเล็กโทรไลต์แรง อัตราส่วนของสารละลายที่แตกตัวเป็นไอออนอิสระจะสูงกว่า

สารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน คือ สารที่ตัวถูกละลายส่วนใหญ่อยู่ในรูปของโมเลกุล (ซึ่งเรียกว่า "ไม่แตกตัว") โดยมีเพียงส่วนน้อยที่อยู่ในรูปของไอออน การที่สารนั้นละลายได้ยากไม่ได้หมายความว่ามันเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อนเสมอไป ตัวอย่างเช่นกรดอะซิติก ( CH₃COOH ) และแอมโมเนีย ม ( NH₄⁺ ₎+4ตัวอย่างที่ดีคือ กรดอะซิติกละลายในน้ำได้ดีมาก แต่สารประกอบส่วนใหญ่จะละลายเป็นโมเลกุล ทำให้เป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อน เบสอ่อนและกรดอ่อนโดยทั่วไปเป็นอิเล็กโทรไลต์อ่อน ในสารละลาย_ใน^น้ำจะ^มี CH₃COOH , CH₃COO⁻ _และ H⁺ อยู่บ้าง

สารละลายอิเล็กโทรไลต์ที่แรง คือ สารละลายที่อยู่ในรูปไอออนทั้งหมดหรือเกือบทั้งหมด ความแรงของอิเล็กโทรไลต์นั้นกำหนดจากเปอร์เซ็นต์ของสารละลายที่เป็นไอออน แทนที่จะเป็นโมเลกุล ยิ่งเปอร์เซ็นต์สูง อิเล็กโทรไลต์ก็ยิ่งแรง ดังนั้น แม้ว่าสารนั้นจะไม่ละลายได้ดีนัก แต่ถ้าแตกตัวเป็นไอออนได้อย่างสมบูรณ์ สารนั้นก็ถูกนิยามว่าเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แรง หลักการเดียวกันนี้ใช้กับอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนด้วย กรดและเบสที่แรงเป็นตัวอย่างที่ดี เช่น HCl และH₂SO₄ _สารเหล่า นี้จะอยู่ใน _รูปไอออนในสารละลายที่เป็นน้ำ

ระดับการแตกตัวของแก๊สแสดงด้วยสัญลักษณ์αโดยที่αหมายถึงเปอร์เซ็นต์ของโมเลกุลแก๊สที่แตกตัว ความสัมพันธ์ระหว่างKpและ_α มีหลาย แบบขึ้นอยู่กับสัดส่วนทางเคมีของสมการ ตัวอย่างเช่นไดไนโตรเจนเตตระออกไซด์₍ N2O4 ) แตกตัว เป็นไนโตรเจนได_{ออกไซด์} ( NO2 ₎$${\displaystyle {\ce {N2O4 <=> 2NO2}}}$$

ถ้าความเข้มข้นเริ่มต้นของไดไนโตรเจนเตตรอกไซด์คือ 1  โมลต่อลิตร ความ _{เข้มข้น}นี้จะลดลงαที่สภาวะสมดุล ทำให้ได้NO₂ จำนวน αโมล ตามหลักสโตอิคิโอเมตรี ค่าคง ที่สมดุล (ในแง่ของความดัน) กำหนดโดยสมการ $${\displaystyle K_{p}={\frac {p{\bigl (}{\ce {NO2}}{\bigr )}^{2}}{p\,{\ce {N2O4}}}}}$$

โดยที่pแทนความดันย่อยดังนั้น จากนิยามของความดันย่อยและใช้p _Tแทนความดันรวม และxแทนเศษส่วนโมล ; $${\displaystyle K_{p}={\frac {p_{T}^{2}{\bigl (}x\,{\ce {NO2}}{\bigr )}^{2}}{p_{T}\cdot x\,{\ce {N2O4}}}}={\frac {p_{T}{\bigl (}x\,{\ce {NO2}}{\bigr )}^{2}}{x\,{\ce {N2O4}}}}}$$

จำนวนโมลทั้งหมดที่สมดุลคือ(1 − α ) + 2 αซึ่งเทียบเท่ากับ1 + αดังนั้น เมื่อแทนเศษส่วนโมลด้วยค่าจริงในรูปของαและทำให้ง่ายขึ้น; $${\displaystyle K_{p}={\frac {p_{T}(4\alpha ^{2})}{(1+\alpha )(1-\alpha )}}={\frac {p_{T}(4\alpha ^{2})}{1-\alpha ^{2}}}}$$

สมการนี้สอดคล้องกับหลักการของเลอชาเตลิเยร์ Kp จะคงที่เมื่ออุณหภูมิเปลี่ยนแปลง การเพิ่มความดันให้กับระบบจะทำให้ค่า pT เพิ่มขึ้น_{ดังนั้น} αต้องลดลงเพื่อให้Kp คงที่ อันที่จริง การเพิ่มความดันของสมดุลจะทำให้สมดุลเลื่อนไปทางซ้าย _{มาก ขึ้น ซึ่งเอื้อต่อการเกิดไดไนโตรเจนเตตรอกไซ ด์} (เนื่องจากด้านนี้ของสมดุลมีความดันน้อยกว่า เพราะความดันแปรผันตรงกับจำนวนโมล) ดังนั้นจึงทำให้ระดับการแตกตัวα ลด ลง

ปฏิกิริยาของกรดในตัวทำละลายที่เป็นน้ำ มักถูกอธิบายว่าเป็นการแตกตัว

${\displaystyle {\ce {HA <=> H+ + A-}}}$

โดยที่ HA คือกรดโปรตอน เช่น กรดอะซิติก CH₃COOH _ลูกศรสองหัวหมายความว่านี่เป็นกระบวนการสมดุล โดยมีการแตกตัวและการรวมตัวเกิดขึ้นพร้อมกัน ซึ่งหมายความว่าค่าคงที่การแตกตัวของกรด

${\displaystyle K_{\ce {a}}={\ce {\frac {[H^{+}][A^{-}]}{[HA]}}}}$

อย่างไรก็ตาม ทฤษฎีกรด-เบสของบรอนสเตด-โลว์รีให้คำอธิบายที่ชัดเจนกว่าโดยระบุว่าโปรตอน H ⁺ไม่ได้มีอยู่จริงในสารละลาย แต่จะ ถูก โมเลกุลน้ำรับเข้าไป (จับกับ) เพื่อสร้าง ไอออนไฮโดรเนียม_H3O +

ดังนั้นปฏิกิริยาจึงสามารถเขียนได้ดังนี้

${\displaystyle {\ce {HA + H2O <=> H3O+ + A-}}}$

และอธิบายได้ดีกว่าว่าเป็นกระบวนการแตกตัวเป็นไอออนหรือการก่อตัวของไอออน (ในกรณีที่ HA ไม่มีประจุสุทธิ) ค่าคงที่สมดุลจึงเป็นดังนี้

${\displaystyle K_{\ce {a}}={\ce {\frac {[H_{3}O^{+}][A^{-}]}{[HA]}}}}$

โดยที่ไม่ได้รวมไว้เนื่องจากในสารละลายเจือจาง ตัวทำละลายเป็นของเหลวบริสุทธิ์ที่มีกิจกรรมทางเทอร์โมไดนามิกเท่ากับหนึ่ง^{[ 2 ] : 668} ${\displaystyle {\ce {[H_2O]}}}$

K _aมีชื่อเรียกต่างๆ กัน เช่น^ค่าคงที่การแตกตัว [ ^{3 ]}ค่าคงที่การแตกตัวเป็นไอออนของกรด [ ^{2 ] : 668} ค่าคงที่ความเป็นกรด^{[ 1 ]}หรือค่าคงที่การแตกตัวเป็นไอออน [ ^{2 ] : 708} ทำหน้าที่เป็นตัวบ่งชี้ความแรงของกรด: กรดที่แรงกว่าจะมี ค่า K _{a สูงกว่า (และค่า p} K _aต่ำกว่า)

การแตกตัวของโมเลกุลสามารถเกิดขึ้นได้โดยกระบวนการเฮเทอโรไลซิสหรือโฮโมไลซิส

ตัวรับเป็นโปรตีนที่จับกับลิแกนด์ ขนาดเล็ก ค่าคงที่การแยกตัวK _dใช้เป็นตัวบ่งชี้ความสัมพันธ์ ของลิแกนด์กับตัวรับ ยิ่งลิแกนด์มีความสัมพันธ์สูงกับตัวรับ ค่า K _dก็จะยิ่งต่ำลง(และค่า p K _d ก็จะยิ่งสูงขึ้น )

• พลังงานการสลายพันธะ
• การแตกตัวด้วย แสง (Photodissociation ) คือการที่โมเลกุลแตกตัวออกเนื่องจากได้รับแสง (โฟตอน, รังสีแกมมา, รังสีเอ็กซ์)
• การสลายตัวด้วยรังสี (Radiolysis)คือการแยกตัวของโมเลกุลด้วยรังสีไอออนไนซ์
• การสลายตัวด้วยความร้อน