Теория растворов слабых электролитов.

Процесс диссоциации слабых электролитов является обратимым:

KtnAnm ⇄ nKtm+ + mAnn-

и характеризуется константой равновесия, которая в данном случае называется константой диссоциации:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru (2)

Величина Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru зависит от природы электролита и растворителя, а также от температуры, но не зависит от концентрации раствора.

Слабые одноосновные кислоты типа HA диссоциируют по общему уравнению:

HA ⇄ H+ + A-.

Константа диссоциации равна:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Здесь индекс a (acidum) указывает на кислотный тип диссоциации.

Например, для слабой кислоты HNO2 можно записать:

HNO2 ⇄ H+ + NO2-,

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Аналогичным образом записывают константы диссоциации оснований:

NH3×H2O ⇄ NH4+ + OH-.

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Индекс b (basicum) обозначает основный тип диссоциации.

Диссоциация многоосновных кислот (многокислотных осно-ваний) происходит в несколько ступеней, каждая из которых характе-ризуется своей константой.

Например, для фосфорной кислоты имеем:

H3PO4 ⇄ H+ + H2PO4-, Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru
H2PO4 ⇄ H+ + HPO42-, Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru
HPO42– ⇄ H+ + PO43-, Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Видно, что Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru . Данное неравенство соблюдается для всех без исключения случаев ступенчатой диссоциации. Последовательное снижение величин констант диссоциации легко объяснимо: с увеличением отрицательного заряда иона отщепление каждого последующего протона становится все более энергоемким.

Суммарная константа диссоциации определяется соотношением:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Несложно видеть, что суммарная константа диссоциации Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru равна произведению констант диссоциации отдельных ступеней:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

На практике вместо величин Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru и Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru часто используют значения Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru и Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru , которые рассчитываются следующим образом:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

На основании значений Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru и Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru можно сделать заключение о сравнительной силе кислоты или основания:

чем больше значение Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru ( Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru ), тем сильнее кислота (основание);

чем меньше значение Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru ( Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru ), тем сильнее кислота (основание).

Величины констант диссоциации для некоторых слабых электролитов представлены в таблице 1.

Таблица 1. Константы диссоциации некоторых слабых электро-литов при 298 К.

Соединение Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru
Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru
CH3COOH 1,8×10-5 - 4,74 -
HCN 4,9×10-10 - 9,30 -
H2S 8,9×10-8 1,3×10-13 7,05 12,9
  Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru
Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru
NH3×H2O 1,8×10-5 - 4,74 -
Zn(OH)2 9,6×10-4 3,0×10-8 3,0 7,5

Таким образом, при постоянной температуре сравнительную силу слабых электролитов определяют две величины: степень диссо-циации a и константа диссоциации Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru . Эти величины являются взаимосвязанными.

Действительно, для бинарного электролита, диссоциирующего по уравнению:

KtAn ⇄ Kt+ + An-

можно записать:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Представив

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

где С0(KtAn) – общая концентрация электролита, получим:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru (3)

Данное соотношение выражает закон разведения Оствальда.

Для слабых электролитов a << 1, поэтому можно записать:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru

или:

Теория растворов слабых электролитов. - student2.ru . (4)

Таким образом, закон Оствальда можно сформулировать следующим образом:

Степень диссоциации слабого электролита возрастает с разбавлением раствора.

Наши рекомендации