Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса - степень диссоциации, константа диссоциации

Растворы электролитов. Теория электролитической диссоциации Аррениуса: степень диссоциации, константа диссоциации. Факторы, влияющие на них. Закон разбавления Оствальда.

По способности веществ распадаться или не распадаться в расплаве или растворе на катионы и анионы различают электролиты и неэлектролиты.

Электролиты – вещества, которые подвергаются электролитической диссоциации, и вследствие чего их расплавы или растворы проводят электрический ток.

К электролитам принадлежат все соли, а также кислотные, основные и амфотерные гидроксиды.

Раствор электролита представляет собой смесь молекул растворителя и сольватированных (ионы растворенного вещества, окруженные соответственно ориентированными диполями растворителя) молекул и ионов растворенного вещества. Относительное количество молекул, распавшихся на ионы, характеризующее степень диссоциации электролита α , зависит от природы растворителя, природы и концентрации электролита, температуры, давления и наличия других электролитов в растворе.

Процесс распада полярного вещества в растворе на ионы называют электролитической диссоциацией (ионного – ионизацией). По способности к электролитической диссоциации электролиты обычно подразделяют на сильные и слабые. К сильным электролитам обычно относят вещества, которые в растворе практически полностью диссоциированы на ионы. Слабыми электролитами считают вещества, степень диссоциации, которых невелика. Понятие степень диссоциации электролита α как величины, равной отношению числа распавшихся  (диссоциированных) молекул N_дисс к общему числу молекул  N₀ электролита, α = N_дисс ⁄ N_о было введено Аррениусом – создателем первой количественной теории растворов электролитов. Теория электролитической диссоциации и основанная на ней классификация кислот и оснований в полной мере применимы лишь к водным растворам.

Процесс электролитической диссоциации возникающий в результате сольватации, обратим, т.е. наряду с равпадом молекул растворенного вещества происходит их образование из ионов:

К_m А_n D mК^Z1+ + nА^Z2-  где К_m А_n – молекула электролита;  К^Z1+- катион; А^Z2- - анион;  Z₁ и Z₂  - заряд аниона и катиона соответственно; n и m – стехиометрические коэффициенты. Равновесие между ионами и молекулами электролита подчиняется закону действия масс. Поэтому важной характеристикой процесса диссоциации является константа диссоциации (константа ионизации) К_{d (С)} , вычисленная по равновесным концентрациям молекул и ионов:   К_{d (С)} = [К^Z1+] ^m [А^Z2-]ⁿ  ⁄[К _mА_n]  _, где [К^Z1+], [А^Z2-] –равновесные молярные концентрации катионов и анионов соответственно; [К _mА_n]   - равновесная молярная концентрация недиссоциированных молекул электролита.

Константу равновесия процесса диссоциации принято обозначать К_а в случае слабых кислот и К_b для слабых оснований.

Рекомендуемые материалы

Пример диссоциации слабого основания (гидроксид аммония) NН₄ОН D NН₄⁺ + ОН^-

К_b  = [NН₄⁺] [ОН^-] ⁄ [NН₄ОН] = 1,8 ×10^-5

Многоосновные кислоты и многоосновные основания диссоциируют ступенчато.

Константа диссоциации характеризует процесс диссоциации данного электролита в данном растворителе, но не зависит от концентрации электролита и при постоянной температуре К_{d (С)} =соnst. Очевидно, что степень диссоциации α тем больше, чем ниже концентрация, т.е. чем сильнее разбавлен раствор.

Стратегия управления персоналом - лекция, которая пользуется популярностью у тех, кто читал эту лекцию.

В состоянии равновесия концентрации катионов К^Z+  и анионов А^Z-  будут равны  [К^Z+]  = [А^Z-] = α С, а концентрация недиссоциированных молекул [КА] = (С – αС) = С ( 1- α) подставляя эти выражения в уравнение для константы диссоциации получим:

 К_{d (С)} =     α²   × С

1- α      - это выражение описывает закон разбавления (разведения) Оствальда для слабых электролитов. В случае когда степень диссоциации электролита α<<1, что имеет место при С ⁄К_{d (С)} ≥100, величиной α по сравнению с 1 можно пренебречь и закон разбавления Оствальда записать в упрощенном варианте  К_{d (С)} ≈ α²С.

Из закона разбавления Оствальда следует, что степень диссоциации уменьшается с увеличением концентрации слабого электролита.