Закон разбавления Оствальда

РАСТВОРЫ

4.6  Закон разбавления Оствальда

      Степень
диссоциации (αдис) и константа диссоциации (Кдис) слабого
электролита количественно связаны между собой. 
Выведем уравнение этой связи на примере слабой одноосновной кислоты типа
НАn.                                                               

Из уравнения НАn  Û  Н+ + Аn видно, что из одной
молекулы кислоты в растворе в результате диссоциации появляется один катион (Н+)
и один анион (Аn).
Зная, какая часть электролита в растворе продиссоциировала, можно  рассчитать концентрацию ионов в растворе.
Пусть концентрация кислоты в растворе равна См (моль/ л),
степень диссоциации кислоты в этом растворе — αдис, тогда:

Концентрация кислоты, которая продиссоциировала    См
дис
(НАn)  =  aдис См (НАn)

Концентрация   ионов в
растворе —    См+)
= См дис(НАn)
 = a См (моль/л), 

                                                             
Смn)
= См дис(НАn)
= aдис
См дис (моль/л).

Часть концентрация кислоты, которая не продиссоциировала и
находится в растворе в молекулярной форме:

См(мол) =
См (НАn)
— См дис(НАn)
=  См (НАn) —  aдис См (НАn) = (1-aдис) См.

Тогда запишем 
выражение для  Крав    с учетом сделанных вычислений:

Клис =    Cм+)*См(An)   =  (aдис
См) *(  
aдис
См)
     =    (aдис)2
м )
2     =    (aдис)2
См

                                                 
См (мол)                        (1-aдис)
См                         
(1-aдис)
См                  (1-aдис)

Для слабых электролитов 
aдис
<< 1,  поэтому  уравнение для Кдис можно
упростить:

Клис = aдис2
См

Это выражение носит название закона разбавления Оствальда и определяет зависимость aдис
от концентрации слабого электролита
в растворе:                 aдис = (Клис / См(HAn))1/2.

Из уравнения видно, при уменьшении концентрации слабого
электролита в растворе, степень диссоциации его увеличивается. Для
многоосновных кислот по закону разбавления Оствальда степень диссоциации
рассчитывается  для  каждой ступени отдельно. 

 

        Пример 1.Рассчитайте концентрацию
ионов водорода в 0.01 М растворе сернистой 
кислоты.

          Решение. Напишем уравнение
диссоциации   кислоты по ступеням и
выпишем  Кдис  из справочника      

H2SO3
Û H+ + HSO3 
   
Кдис1 =  10-2                      HSO3 Û H+ + SO32-           Кдис2 =  10-8

Рассчитаем
по закону Оствальда  степень диссоциации
по первой ступ ени
aдис1 и  по второй — aдис2

aдис1 =
(10-2 / 0,01) ½  = 1 (100%);       
aдис2 = (10-8 / 0,01) ½
 = 0,001 (0,1%).

Результаты
расчета показали, что концентрация ионов водорода в растворе по первой ступени
диссоциации в 1000 раз больше, чем по второй. Очевидно, что концентрацией ионов
водорода по второй  ступени диссоциации
можно пренебречь.

         Пример
2
  Рассчитайте кажущуюся степень
диссоциации  хлорида алюминия в 0,4 М
растворе этой соли, если концентрация иона хлора равна 0,99 моль/л.

         Решение. Напишем уравнение диссоциации
соли      
AICI3    Û   AI3+  +  3CI.  Из уравнения видно, что при диссоциации одной
молекулы соли в растворе появляется один катион
AI3+ и три аниона хлора CI. Очевидно, что

[CI] = aдис 3
*
CM ,  
а    [
AI3+] = aдис CM.

Используя
условия задачи, находим

aдис =
[
CI] / 3 CM = 0,99 / 3 0,4 = 0,825   (82,5 %).

Константы диссоциации  слабых электролитов
при 25

 

НАЗВАНИЕ                     ФОРМУЛА

К1

К2

К3

Кобщ

АЗОТИСТАЯ                                  HNO2

10-4

 

 

 

АЛЮМИНИЕВАЯ
(МЕТА) 
        HAIO2

4 10-13

 

 

 

БОРНАЯ                                        Н3BO3

5 10-10

2 10-13

1 10-14

 

ВОДА                                              
H2O

1,8
10-16

КW  = 10-14

 

 

ГИДРОКСИД
АММОНИЯ
          
NH4OH

1,8
10-5

 

 

 

ИОДНАЯ                                         HIO4

2,4
10-2

 

 

 

ИОДНОВАТАЯ                             
HIO3

1,7
10-1

 

 

 

ИОДНОВАТИСТАЯ                      HIO

2,3
10-1

 

 

 

КРЕМНЕВАЯ                                
H2SiO3

1,3
10-10

1,8
10-12

 

 

МАРГАНЦОВИСТАЯ                   H2MnO4

1
10-1

7,1
10-11

 

 

МЫШЬЯКОВАЯ                            H3AsO4

5,6
10-3

1,7
10-7

 1 10-11

1
10-20

МЫШЬЯКОВИСТАЯ                    H3AsO3

5,9
10-10

 

 

 

РОДАНИСТОВОДОРОДНАЯ     HCNS

10-10

 

 

 

СЕЛЕНИСТАЯ                              H2SeO3

1,8
10-3

3,2
10-9

 

 

СЕЛЕНОВОДОРОДНАЯ             H2Se

1,3
10-4

10-11

 

 

СЕРНИСТАЯ                                
H2SO3

1,4
10-2

Поделиться:

Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.