Ионизация слабых электролитов

Слабые электролиты образуют ионы обратимо в соответствии с законом действующих масс. Равновесие распада частицы на два иона подчиняется закону разведения Оствальда (следствие ЗДМ), устанавливающего зависимость между константой диссоциации и степенью диссоциации.

Пусть в растворе устанавливается равновесие

KA K⁺ + A^–

В состоянии равновесия имеются равные концентрации катионов и анионов, которые можно выразить через степень диссоциации и общую концентрацию. Концентрация не диссоциированного вещества равна разности между общей концентрацией и концентрацией диссоциированного вещества:

KA K⁺ + A^–

, моль/л c–α c α c α c

Применяем ЗДМ:

,

где K _д – константа диссоциации.

Окончательно получаем:

Это уравнение выражает закон разведения Оствальда. Оно применимо к разным обратимым процессам распада исходной частицы на две частицы. Чаще всего это слабые кислоты и основания. Некоторые комплексные соединения (Са²⁺-этилендиаминтетраацетат) также распадаются на центральный атом и один сложный лиганд. Уравнение закона Оствальда позволяет вычислять степень диссоциации при известной константе диссоциации и концентрации вещества.

При степени диссоциации α < 0,1 знаменатель принято считать равным единице, и расчеты проводят по приближенной формуле

или

Пример. Рассчитайте степень диссоциации муравьиной кислоты в растворе с концентрацией 0,03 моль/л. K _д(HCOOH) = 1,79·10^–4. Рассчитайте также концентрации ионов.

Решение. Кислота диссоциирует по уравнению

HCOOH HCOO^– + H⁺

Для сравнения результатов проведем расчет по основной и приближенной формулам.

а) ; α = 0,0744 (7,44%)

б) ; α = 0,0772 (7,72%)

Расхождение между результатами вычисления 0,3%. В подобных расчетах такая точность достаточна.

Вычислим концентрации ионов:

c (H⁺) = c (OH^–) = α c = 0,03·0,0744 = 2,2·10^–3 моль/л.

Дата добавления: 2013-12-13