Растворы электролитов. 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

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

Степенью диссоциации электролита называется доля его молекул, подвергшихся диссоциации, т. е. отношение числа молекул, распавшихся в данном растворе на ионы, к общему числу молекул электролита в растворе.

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

/(1- )

Здесь - молярная концентрация электролита, моль/л.

Если степень диссоциации значительно меньше единицы, то при приближенных вычислениях можно принять, что 1- 1. Тогда выражение закона разбавления упрощается:

К= , откуда

Последнее соотношение показывает, что при разбавлении раствора (т. е. при уменьшении концентрации электролита ) степень диссоциации электролита возрастает.

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

=

Подставив сюда значение из предыдущего соотношения, находим:

=

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

рК= -lgК

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

Пример 1

Степень диссоциации уксусной кислоты в 0, 1М растворе = 1, 32* . Найти константу диссоциации кислоты и значение рК.

Решение. Подставим данные задачи в уравнение закона разбавления

Откуда рК=-lg (1, 77*10

Расчет по приближенной формуле К= приводит к близкому значению К

К=(1, 32*10

Откуда рК=4, 76.

Пример 2

Константа диссоциации циановодорода (синильной кислоты) равна 7, 9*10 . Найти степень диссоциации НCN в 0, 001 М растворе.

Решение. Поскольку константа диссоциации HCN очень мала, то для расчета можно воспользоваться приближенной формулой: