Константа диссоциации


 

Процесс диссоциации является обратимым. Наряду с распадом нейтраль-

ных молекул на ионы протекает и обратный процесс ассоциации, взаимодейст-

вия ионов между собой с образованием исходных, нейтральных молекул. При

постоянстве внешних условий (температуры, концентрации, давления) в рас-

творе рано или поздно устанавливается равенство скоростей процессов диссо-

циации и ассоциации. Наступает равновесие.

Рассмотрим наиболее простой случай диссоциации молекул растворенно-

го вещества на два иона (говорят: бинарный электролит). В качестве примера

возьмем раствор уксусной кислоты СН3СООН, диссоциирующий по уравнению

СН3СООН ↔ CH3COO- + H+.

Константа равновесия этого процесса Кр согласно закону действующих масс за-

пишется в виде выражения:

 

[CH3COO] · [ H+] CМ (CH 3COO) · CМ (H+)

Кр = ―—————— или Кр = ————————————

[CH3COOH ] CМ CH3COOH

где [CH3COO-] = CМ (CHзСОО-), [H+] = CМ(H+)и [CH3COOH] = CМ (CHзCOOH) ─ молярные концентрации соответственно ацетат-иона, иона водорода и нераспавшихся молекул уксусной кислоты.

Поскольку константа равновесия относится к процессу диссоциации, то

ее можно назвать константой диссоциации Кд. Она показывает, что в состоянии

равновесия концентрации образовавшихся ионов и нераспавшихся молекул на-

ходятся во взаимосвязи. Изменение концентрации любого из компонентов в

растворе, автоматически приведет к изменению концентрации других, но так,

чтобы их соотношение оставалось тем же самым – равным константе диссоциа-

ции Кд = Кр.

Если константа диссоциации больше единицы (числитель выражения

больше знаменателя), то в растворе очень мало нераспавшихся молекул и много

ионов. Следовательно, чем меньше константа диссоциации, тем слабее диссо-

циирует растворенное вещество, тем прочнее его молекулы в данном раствори-

теле. Зная величины констант диссоциации различных веществ в данном рас-

творителе, можно судить и об их степени диссоциации в растворе. А какова ана-

литическая связь константы равновесия со степенью диссоциации, ведь по-

следняя зависит от концентрации?

Предположим, что исходная концентрация растворяемой уксусной ки-

слоты С моль/л (молярная). Растворившись в воде, молекулы уксусной кислоты частично будут распадаться на ионы. Если степень диссоциации α, то равновесная концентрация распавшихся молекул на ионы будет αСМ , а равновесная концентра-

ция оставшихся (нераспавшихся) молекул уксусной кислоты будет составлять

разницу между исходной концентрацией растворенных молекул С и концентра-

цией распавшихся αС:

СМ – αСМ = [CH3COOH].

При распаде одной молекулы СН3СООН на ионы образуется соответственно

один ион водорода Н+ и один ацетат–ион СН3СОО- (см. уравнение диссоциации

уксусной кислоты). Если же распадается на ионы αС молей СН3СООН, то соот-

ветственно и концентрация образовавшихся молей ионов водорода будет αС и

ацетат─ ионов тоже αС, то есть равновесные концентрации ионов равны между

собой и составляют величину: αС = [H+] = [CH3COO-].

Подставим значения равновесных концентраций частиц в выражение

константы диссоциации:

[H+] · [CH3COO ] αC · αC

Кд = ———————— = —————— .

[CH3COOH ] C − αC

После упрощения (сократив числитель и знаменатель на С) получим:

α2C

Кд = —— .

1 - а

Полученное выражение носит название закона разбавления В. Оствальда.

Оно связывает степень диссоциации с концентрацией растворенного вещества.

Для слабых электролитов, у которых степень диссоциации меньше 0,03

(α < 0,03), величиной α в знаменателе этого выражения можно пренебречь, так

как 0,03 много меньше единицы (0,03 << 1). Тогда уравнение В. Оствальда

можно упростить: ([H+] << С)

Кд ≈ α 2С или α= .

Теперь явно видно, что степень диссоциации обратно пропорциональна кон-

центрации растворенного вещества: чем выше концентрация, тем меньше сте-

пень диссоциации.

Слабые многоосновные кислоты, а также двух- и более кислотные осно-

вания характеризуются несколькими константами диссоциации, соответствую-

щими каждой ступени диссоциации. Например, угольная кислота Н2СО3 имеет

две константы диссоциации: Кд 1 = 4,45 · 10-7 и Кд 2 = 4,69 · 10-11, которые соответству-

ют двум ступеням диссоциации:

1) Н2СО3 = Н+ + НСО3-д1= 4,45 · 10-7),

2) НСО3- = Н+ + СО32-д2= 4,69 · 10-11).

 

Константа диссоциации каждой последующей ступени на несколько по-

рядков (как правило, на 10-5) ниже предыдущей (см. таблицу 2.8).

 

Таблица 2.8



Дата добавления: 2021-03-18; просмотров: 256;


Поиск по сайту:

Воспользовавшись поиском можно найти нужную информацию на сайте.

Поделитесь с друзьями:

Считаете данную информацию полезной, тогда расскажите друзьям в соц. сетях.
Poznayka.org - Познайка.Орг - 2016-2024 год. Материал предоставляется для ознакомительных и учебных целей.
Генерация страницы за: 0.01 сек.