Г) Степень диссоциации (ионизации).

Для каждого электролита степень электролитической диссоциации определяют опытным путем, измеряя электропроводность его водного раствора. Степень диссоциации (a) выражается в процентах или в долях единицы.

Степень электролитической диссоциации равна отношению числа молекул, которые распались на ионы, к общему числу растворенных молекул электролита.

a = n .100% или a = n , где n – число молекул, распавшихся и на ионы;

N N

N – общее число растворенных молекул.

Пример: aCH3OOH в 0,1 M растворе равна 1,36 %, что означает: из 10000 молекул CH3OOH 136 распадаются на ионы по уравнению реакции:

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru CH3COOH CH3COO- + H +

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru

Степень диссоциации зависит от природы растворителя и природы растворенного вещества.

Одно и то же вещество в одних растворителях может вести себя как электролит, в других – как неэлектролит (молекулы серной кислоты хорошо диссоциируют в воде, слабее в этаноле и совсем не диссоциируют в бензоле).

Объяснение в том, что вода является одним из наиболее полярных растворителей, этанол – слабополярный, а бензол – неполярный растворитель.

Вода является основным растворителем, следовательно, рассматриваем классификацию электролитов по степени диссоциации в водных растворах.

На степень ионизации влияет тип химической связи в молекулах электролита, так как в этом случае диссоциация проходит в разной степени. Для электролитов с ионными или сильно полярными ковалентными связями диссоциация в воде протекает практически нацело. Это сильные электролиты и степень диссоциации равна 1 (100%). К ним относятся:

- практически все соли;

- кислоты: HClO4 (хлорная), HClO3 (хлорноватая), HCl (хлороводородная), HBr (бромоводородная), HJ (йодоводородная), HNO3 (азотная), H2SO4 (серная), H2Cr2O7 (двухромовая), H2CrO4 (хромовая). Это сильные кислоты.

- щелочи LiOH, NaOH, KOH, CsOH, RвOH, Ca(OH)2, Sr(OH)2, Ba(OH)2 - это сильные основания.

Электролиты со слабо полярными связями диссоциируют в воде частично. Электролиты, диссоциирующие не полностью являются слабыми и степень диссоциации их меньше 1(100%).

К ним относятся:

- слабые кислоты: HClO2 (хлористая), HClO(хлорноватистая), HNO2(азотистая), H2CO3 (угольная), H2SiO3 (кремниевая), H3PO4 (ортофосфорная), HF (фтороводородная), H3BO3 (борная), CH3 COOH (уксусная), H2S (сероводородная), HCN (цианидводородная).

- слабые малорастворимые в воде основания и амфотерные гидроксиды: Fe(OH)2 , Fe (OH)3 , Cu(OH)2 , Pb(OH)2 , Al (OH)3 , Cr(OH)3

- вода H2O

- NH4OH

На степень диссоциации слабых электролитов влияет несколько факторов.

Степень ионизации электролита зависит от его концентрации в растворе. Разбавление раствора ведет к повышению степени диссоциации электролита, так как с уменьшением его концентрации уменьшается вероятность встречи ионов в растворе.

Повышение концентрации электролита в растворе понижает степень его ионизации.

Изменение температуры раствора электролита так же влияет на степень ионизации. При повышении температуры степень диссоциации электролита увеличивается, так как с повышением температуры энергия молекул увеличивается, химическая связь в них ослабляется, что облегчает процесс диссоциации электролитов; понижение температуры дает противоположный эффект.

На степень диссоциации влияет действие одноименного иона. Например, при диссоциации уксусной кислоты устанавливается равновесие:

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru CH3COOH CH3COO- + H+

Согласно принципу Ле-Шателье, изменяя концентрацию одного из образующихся веществ, происходит смещение равновесия. В данном случае при добавлении в раствор ацетата натрия (CH3COONa), который является сильным, электролитом, увеличивается количество ацетат-ионов (CH3COO-) и равновесие смещается влево, то есть в сторону образования недиссоциированных молекул и степень диссоциации уксусной кислоты уменьшается. Следовательно, уменьшится концентрация ионов водорода и кислотность среды понизится.

Подобным образом можно понизить степень диссоциации раствора аммиака. При добавлении аммонийной соли (например, хлорид аммония NH4Cl) резко повысится концентрация ионов аммония и равновесия сместится влево.

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru NH4OH NH4+ + OH-

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru

Заметно понизится концентрация гидроксид-ионов (OH-), т.е. уменьшится щелочность раствора.

Таким образом, чтобы понизить степень диссоциации слабого электролита, необходимо добавить в раствор другой сильный электролит с одноименным ионом.

д) Константа диссоциации (ионизации)

Слабые электролиты в водных растворах диссоциируют только частично, поэтому в растворе устанавливается динамическое равновесие между молекулами и ионами.

Ионное равновесие раствора уксусной кислоты выражается уравнением:

+ H2O

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru CH3COOH CH3COO- + H+

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru

Применив закон действующих масс, можно написать выражения для константы равновесия:

Kравн. = [CH3COO- ] . [H+]

[CH3COOH ]

Константа равновесия диссоциации для слабых электролитов называется константой диссоциации.

В применении к диссоциации любого слабого электролита.

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru АnBm nA+ + mB-

К дисс. определяется выражением:

К дисс. = [A] n . [B]m , где

[An Bm ]

[A+] – концентрация катиона; [B-] – концентрация аниона; [An Bm] - концентрация недиссоциированных молекул.

K дисс. для слабых электролитов не зависит от концентрации раствора и при постоянной температуре является постоянной величиной для данного электролита. Чем выше К дисс,. тем больше степень диссоциации для данного электролита, тем сильнее этот электролит.

Многоосновные кислоты и основания многовалентных металлов диссоциируют ступенчатого, и каждая стадия диссоциации характеризуется собственной константой диссоциации.

Диссоциация фосфорной кислоты:

I ступень

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru H3PO4 H+ + H2PO4 K дисс.1 = 7,6 . 10-3

II ступень

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru H2PO4 - H+ + HPO4 2– K дисс.2 = 6,2 . 10-6

III ступень

Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru Г) Степень диссоциации (ионизации). - student2.ru HPO4 2- H+ + PO4 3– K дисс.3 = 4,4 . 10-13

Значение K дисс. для каждой последующей ступени уменьшается.

При диссоциации оснований многовалентных металлов наблюдается подобное явление.

Наши рекомендации