Степень электролитической диссоциации

Процесс диссоциации - процесс обратимый. В растворах электролитов наряду с ионами присутствуют и молекулы:

H₂S ↔ H ⁺ + HS ‾

диссоциация

H₂S H ⁺ + HS ‾

ассоциация

Поэтому растворы электролитов характеризуются степенью диссоциации (обозначаются греческой буквой альфа – α) и К _дисс.

Степень диссоциации – это отношение количества частиц, подвергнувшихся диссоциации (т.е. распавшихся на ионы) к общему количеству частиц растворенного вещества (введенных в раствор).

α выражают либо в долях единицы, либо в процентах (α < 1 или α < 100 %) и определяется опытным путем.

Пример: α = 0 => диссоциация отсутствует;

α = 1 (100 %) электролит полностью распадается на ионы (но такого не бывает даже с сильными электролитами, хотя мы для простоты и принимаем так).

α = 30 % означает, что из каждых 100 молекул, введенных в раствор, диссоциируют на ионы только 30.

Электролиты имеют различную степень диссоциации. Опытным путем определено, что α дисс. Зависит от концентрации электролита и температуры.

●) от концентрации (для слабых электролитов)– в основном ↓ или ↑ α _дисс. требуется только для слабых электролитов (поэтому эти пункты в первую очередь относятся к ним)

С уменьшением концентрации электролита, т.е.при разбавлении его водой, степень диссоциации всегда увеличивается. Полученный вывод вытекает из природы явления диссоциации. Как всякое хим.равновесие, равновесие в растворе слабого электролита является динамическим, т.е.при его установлении протекают с равными скоростями два процесса:

процесс диссоциации и обратный ему процесс образования молекул из ионов.

При этом разбавление раствора не препятствует первому из этих процессов – диссоциации. Однако процесс образования молекул из ионов в результате разбавления затрудняется: для образования молекулы должно произойти столкновение ионов, вероятность которого с разбавлением уменьшается.

●) как правило, повышение температуры увеличивает α _дисс., т.к.процесс диссоциации – процесс эндотермический (т.е.идущий с поглощением энергии)

СН₃СООН ↔ СН₃СОО ‾ + Н ⁺

Разбавление р-ра смещает равновесие в сторону образования ионов → α _дисс.

возрастает. Наоборот, при упаривании р-ра равновесие смещается в сторону образования молекул кислоты → α _дисс. уменьшается.

Смещения равновесия можно добиться, изменяя концентрации находящихся в растворе ионов.

● добавление одноименного иона в р-р слабого электролита смещает равновесие в сторону исходного вещества и α _исс. уменьшается.

СН₃СООН ↔ СН₃СОО ‾ + Н ⁺

СН₃СООNa ↔ СН₃СОО ‾ + Na ⁺

или HCl → H ⁺ + Cl ‾

И наоборот, уменьшение концентрации одного из ионов смещает равновесие в сторону образования ионов.

СН₃СООН ↔ СН₃СОО ‾ + Н ⁺

→ H₂O

NaOH → Na ⁺ + OH ‾

Все электролиты делятся на сильные и слабые.

Сильные электролиты - это электролиты, при растворении в воде полностью диссоциирующие на ионы (или сильные электролиты – электролиты, α_дисс. которых даже в довольно концентрированных р-рах приближается к 1 или к 100 %).

Слабые электролиты – электролиты, при растворении в воде лишь частично диссоциирующие на ионы (или слабые электролиты, α _дисс. которых даже в довольно разбавленных р-рах приближается к 0).

Сильные электролиты:

Диссоциация 1) все растворимые соли

с 1) → 2) щелочи (искл. Mg(OH) ₂ – среднее по силе)

NaCl →

Na ⁺ + Cl ‾ 3) кислоты - HCl, HNO ₃, H₂SO₄, HBr, HI, HClO₄ (хлорная -

перхлорат), HClO₃ (хлорноватая – хлорат), HMnO₄ .

Слабые электролиты:

Пишут обратимую 1) почти все органические кислоты

диссоциацию 2) минеральные кислоты: H₂SO₃, H₂CO₃, H₂S, HNO₂,

HClO (хлорноватистая), H₂SiO₃ (гипохлорит)

HClO₂ – хлористая 3) многие основания металлов – (кроме оснований щелочных и

(хлорит) щелочно-земельных металлов) NH₄OH

+ вода

Слабые электролиты не могут дать большой концентрации ионов в р-ре.

α > 30 % - сильные электролиты

α ≤ 30 % - слабые электролиты

Вещества	Сильные электролиты (α > 30 %)	Слабые электролиты (α ≤ 30 %)
		Н2О
Основания	Щелочи Li - Fr Ca - Ra (радий)	Все остальные основания (Al^3+, Sn ^2+, Cr ^3+, Zn ^2+, Sb ^3+)
Кислоты	HCl, HBr, HI, HClO4 HClO3, H2SO4, HNO3, HMnO4, H2CrO4, H2CrO7	H3PO4, H2CO3, H2SiO3(H4SiO4)- средние HF, H2S, H2Se, HCN, HCNS(радоновая), H3BO3, все органические к-ты, HClO2, HClO, H2SO3, HNO2
Комплексные ионы	-	[Al (OH)6 ] ^3‾
Гидроанионы	HSO4‾	HCO3‾, H2PO4‾, HPO4^2‾
Гидроксокатионы	[Ba (OH) ] ^+	[Al (OH)2 ] ^+, [Mg OH ] ^+
Соли	все	-

К равновесию, которое устанавливается в р-ре слабого электролита, между молекулами и ионами, можно применить законы хим. равновесия и записать выражение константы равновесия.

СН₃СООН ↔ Н ⁺ + СН₃СОО ‾

продукты диссоциации

[СН₃СОО ‾ ] [Н ⁺] ← - [ ] ионов

К = ---------------------------

[ СН₃СООН ] ← [ ] недиссоциированн.

молекул

Константа равновесия, отвечающая диссоциации слабого электролита, называется

константой диссоциации. К _дисс. зависит от природы электролита и р-ля, а также от

t, но не зависит от концентрации р-ра. Чем выше К дисс., тем легче электролит диссоциирует.

Многоосновные к-ты и основания 2- и более валентных металлов диссоциируют ступенчато.

Н₂СО₃ ↔ Н ⁺ + НСО₃‾ Дисс-я по I ступени

НСО₃‾ ↔ Н ⁺ + СО₃² ‾

[ Н ⁺ ] [НСО₃‾ ] [ Н ⁺ ] [СО₃² ‾ ]

К₁ = ------------------------ К₂ = --------------------

[Н₂СО₃ ] [НСО₃‾ ]

Суммарное равновесие:

Н₂СО₃ ↔ 2 Н ⁺ + СО₃² ‾

Ему отвечает суммарная К _дисс.:

[ Н ⁺ ] ² [СО₃² ‾ ]

К _дисс. = --------------------------

[Н₂СО₃ ]

Величины К, К₁ и К₂ связаны друг с другом соотношением:

К = К₁ • К₂

При ступенчатой диссоциации веществ распад по последующей всегда происходит в меньшей степени, чем по предыдущей: К₁ > К₂ > К₃ и т.д. Это объясняется тем, что энергия, которую нужно затратить для отрыва иона, минимальна при его отрыве от нейтральной молекулы и становится больше при диссоциации по каждой следующей ступени.

Для слабых электролитов был выведен закон, который получил название Закон разбавления Оствальда.

СН₃СООН ↔ СН₃СОО ‾ + Н ⁺

сα αс αс

с - концетрация электролита

α - степень диссоциации

αс – концентрация каждого из ионов (Н ⁺; СН₃СОО ‾)

с - с ·α = с ·(1 – α) – концентрация недиссоциированных молекул уксусн. к-ты

[ Н ⁺ ] [ СН₃СОО ‾ ] α ·c · α· c α² ·c

К = --------------------------- = ------------------- = -----------

[ СН₃СООН ] с ·(1 – α) 1 – α

Для слабого электролита α << 1, ею в знаменателе можно пренебречь.

К = α² ·c

____

α= √ К / с

Дата добавления: 2013-12-12