14. Растворы электролитов
14.1. 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:
СН
СООН
Н
+ СН
СОО
константа которого (константа диссоциации) связана с концентрациями соответствующих частиц соотношением:
К=
Степенью диссоциации
электролита называется доля его молекул,
распавшихся в данном растворе на ионы,
к общему числу молекул электролита в
растворе.
В случае электролита АХ , диссоциирующего на ионы А и Х , константа и степень диссоциации связаны соотношением (закон разбавления Оствальда):
К = 
×
С
/ (1-)
.
Здесь СМ
- молярная
концентрация электролита, моль/ л. Если
степень диссоциации значительно меньше
единицы, то при приближенных вычислениях
можно принять 1- 
1.
Тогда выражение закона разбавления
упрощается:
К=
×
С
.
Отсюда
=
.
Последнее соотношение показывает, что при разбавлении раствора с уменьшением концентрации степень диссоциации электролита возрастает.
Если в растворе электролита АХ степень его диссоциации равна , то концентрация ионов А и Х в растворе одинаковы и составляют:
[ A ] = [X ] = C .
Для расчетов, связанных с диссоциацией кислот, часто пользуются не константой К, а так называемым константы диссоциации рК, который определяется соотношением:
рК = -lg K .
Очевидно, что с возрастанием К, т.е. с увеличением силы кислоты, значение рК уменьшается; следовательно, чем больше рК, тем слабее кислоты.
ПРИМЕР 1
. Степень диссоциации уксусной кислоты
в 0,1 М раствораравна 1,32 ×
10
. Найти константу диссоциации кислоты
и значение рК.
Решение. Проведем расчет по приближенной формуле и подставим в нее известные из условия величины:
К =
С
=
(1,32× 10
)
×
0,1 = 1,74 × 10
.
Откуда: рК = - lgK = 4,76
При введении в раствор слабого электролита одноименных ионов равновесие нарушается и смещается в сторону образования недиссоциированных молекул, так что степень диссоциации уменьшается.
В растворах многоосновных кислот, а также оснований, содержащих несколько гидроксильных групп, устанавливаются ступенчатые равновесия, отвечающие отдельным стадиям диссоциации. Так, диссоциация ортофосфорной кислоты протекает в три ступени, а серной - в две ступени. Каждой ступени отвечает своя константа диссоциации.
Задачи 46-47
46. Степень диссоциации угольной кислоты Н СО по первой ступени в 0,1 н. растворе равна 2,11 × 10 . Вычислить К .
47. Вычислить концентрацию ионов Н в 0,02 М растворе сернистой кислоты. Диссоциацией кислоты во второй ступени пренебречь.