Une constante de dissociation est une mesure de la facilité avec laquelle un composé se divisera en ions lorsqu’il est ajouté à un solvant. Les composés qui ont une constante de dissociation élevée favorisent le côté droit de l’équilibre, c’est-à-dire la formation d’ions. L’utilisation la plus courante des constantes de dissociation est de déterminer la force des acides et des bases dans des solutions aqueuses.
Johannes Nicolaus Brønsted et Thomas Martin Lowry ont défini les acides comme des donneurs de protons et les bases comme des accepteurs de protons. Lorsqu’il est ajouté à l’eau, un composé acide s’ionisera facilement, donnant un atome d’hydrogène ou un proton chargé positivement. La force de l’acide formé est liée à la stabilité de l’ion formé lorsque l’atome d’hydrogène est donné.
Un acide de formule générale HA se dissociera dans l’eau comme décrit par l’équation HA + H2O -> H+(aq) + A-(aq), où H2O est l’eau, H+ est un ion hydrogène chargé positivement, également appelé proton, et A- est l’ion négatif formé lorsque le proton est donné. La constante de dissociation acide Ka est égale à [H+][A-]/[HA], où les crochets indiquent les concentrations des composés ou ions respectifs. Les acides forts favorisent la droite de cette équation et les acides faibles, tels que l’acide acétique, ne se dissocieront que légèrement, ce qui signifie qu’ils favorisent le côté gauche de l’équation.
Lorsqu’il est ajouté à l’eau, le chlorure d’hydrogène se dissocie facilement pour former de l’acide chlorhydrique. La valeur Ka de l’acide chlorhydrique est comprise entre 106 moles par litre et 107 moles par litre. Cela signifie qu’il y aura des centaines de milliers d’ions dissociés de plus que de molécules non dissociées dans l’acide chlorhydrique. La mesure de la concentration en ions hydrogène dans une solution est une autre méthode pour mesurer la force de l’acide. Ceci est appelé hydrogène de puissance (pH) et est donné par l’équation pH=-log10[H+]. Les solutions fortement acides avec une concentration élevée en H+ ont un pH bas.
L’eau a aussi des propriétés acides, bien que beaucoup moins que l’acide chlorhydrique ou même l’acide acétique. La conductivité électrique d’une solution dépend de la présence d’ions dans cette solution, de sorte que la force d’un acide peut être déterminée en mesurant sa conductivité à l’aide d’électrodes. Il s’ensuit que l’eau distillée complètement pure devrait être non conductrice, mais ce n’est pas le cas. En effet, l’eau s’auto-dissociera pour former des ions hydrogène et hydroxyde. Cette dissociation est très faible et s’appelle le produit ionique de l’eau, KW.
Une constante de relation analogue existe pour décrire la force des bases. Une base générale, B, provoquera la dissociation de l’eau pour former des ions hydroxyde BH+ et OH-. La force de cette base est donnée par la constante de dissociation des bases Kb, qui est égale à [BH+][OH-]/[B]. La force de la base dépend de la stabilité de l’ion BH+. L’hydroxyde de sodium ou l’hydroxyde de potassium forment des bases très stables et ont donc des valeurs élevées pour Kb.