Закон разбавления Оствальда
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 (Н+)
= См дис(НАn)
= a См (моль/л),
См (Аn—)
= 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(Н+)*См(An—) = (aдис
См) *( aдис
См) = (aдис)2
(См )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 0С
НАЗВАНИЕ ФОРМУЛА |
К1 |
К2 |
К3 |
Кобщ |
АЗОТИСТАЯ HNO2 |
10-4 |
|
|
|
АЛЮМИНИЕВАЯ |
4 10-13 |
|
|
|
БОРНАЯ Н3BO3 |
5 10-10 |
2 10-13 |
1 10-14 |
|
ВОДА |
1,8 |
КW = 10-14 |
|
|
ГИДРОКСИД |
1,8 |
|
|
|
ИОДНАЯ HIO4 |
2,4 |
|
|
|
ИОДНОВАТАЯ |
1,7 |
|
|
|
ИОДНОВАТИСТАЯ HIO |
2,3 |
|
|
|
КРЕМНЕВАЯ |
1,3 |
1,8 |
|
|
МАРГАНЦОВИСТАЯ H2MnO4 |
1 |
7,1 |
|
|
МЫШЬЯКОВАЯ H3AsO4 |
5,6 |
1,7 |
1 10-11 |
1 |
МЫШЬЯКОВИСТАЯ H3AsO3 |
5,9 |
|
|
|
РОДАНИСТОВОДОРОДНАЯ HCNS |
10-10 |
|
|
|
СЕЛЕНИСТАЯ H2SeO3 |
1,8 |
3,2 |
|
|
СЕЛЕНОВОДОРОДНАЯ H2Se |
1,3 |
10-11 |
|
|
СЕРНИСТАЯ |
1,4 |
Поделиться:
|