Слабые электролиты. Константа и степень диссоциации

При растворении в воде или других растворителях, состоящих из полярных молекул, электролиты подвергаются электролитической диссоциации, т.е. в большей или меньшей степени распадаются на положительно и отрицательно заряженные ионы - катионы и анионы. Электролиты, диссоциирующие в растворах не полностью, называются слабыми электролитами. В их растворах устанавливается равновесие между недиссоциированными молекулами и продуктами их диссоциации - ионами. Например, в водном растворе уксусной кислоты устанавливается равновесие:

СН СООН Н + СН СОО

константа которого (константа диссоциации) связана с концентрациями соответствующих частиц соотношением:

К=

Степенью диссоциации электролита называется доля его молекул, распавшихся в данном растворе на ионы, к общему числу молекул электролита в растворе.

В случае электролита АХ, диссоциирующего на ионы А и Х , константа и степень диссоциации связаны соотношением (закон разбавления Оствальда):

К = a × С / (1-a).

Здесь С_М - молярная концентрация электролита, моль/ л. Если степень диссоциации значительно меньше единицы, то при приближенных вычислениях можно принять 1- a 1. Тогда выражение закона разбавления упрощается:

К= × С . Отсюда = .

Последнее соотношение показывает, что при разбавлении раствора с уменьшением концентрации степень диссоциации электролита возрастает.

Если в растворе электролита АХ степень его диссоциации равна , то концентрация ионов А и Х в растворе одинаковы и составляют:

[ A ] = [X ] = C .

Для расчетов, связанных с диссоциацией кислот, часто пользуются не константой К, а так называемым константы диссоциации рК, который определяется соотношением:

рК = -lg K.

Очевидно, что с возрастанием К, т.е. с увеличением силы кислоты, значение рК уменьшается; следовательно, чем больше рК, тем слабее кислоты.

ПРИМЕР 1. Степень диссоциации уксусной кислоты в 0,1 М раствораравна 1,32 × 10 . Найти константу диссоциации кислоты и значение рК.

Решение. Проведем расчет по приближенной формуле и подставим в нее известные из условия величины:

К = С = (1,32× 10 ) × 0,1 = 1,74 × 10 .

Откуда: рК = - lgK = 4,76

При введении в раствор слабого электролита одноименных ионов равновесие нарушается и смещается в сторону образования недиссоциированных молекул, так что степень диссоциации уменьшается.

В растворах многоосновных кислот, а также оснований, содержащих несколько гидроксильных групп, устанавливаются ступенчатые равновесия, отвечающие отдельным стадиям диссоциации. Так, диссоциация ортофосфорной кислоты протекает в три ступени, а серной - в две ступени. Каждой ступени отвечает своя константа диссоциации.

ЗАДАЧИ 46-47

46. Степень диссоциации угольной кислоты Н СО по первой ступени в 0,1 н. растворе равна 2,11 × 10 . Вычислить К .

47. Вычислить концентрацию ионов Н в 0,02 М растворе сернистой кислоты. Диссоциацией кислоты во второй ступени пренебречь.