2.3. Константа и степень ионизации слабых электролитов. Взаимосвязь между ними

Процесс ионизации слабых электролитов является обратимым и характеризуется константой равновесия, которая называется константой ионизации электролита. Величина ее характеризует способность электролита к ионизации. Причем, чем меньше величина константы ионизации, тем слабее электролит, тем меньше ионов образуется в водном растворе. Для процессов ионизации слабой кислоты (HAn) и слабого основания (KtOH):

НАn  Н⁺ + Аn^-; KtOH  Kt⁺ + OH^-;

константы ионизации соответственно запишутся:

(II. 4) (II. 4a)

Константа ионизации равна отношению произведения концентраций ионов, которые образуются при ионизации электролита, к равновесной концентрации неионизированных молекул электролита. Например:

а) для одноосновной кислоты: НNO₂  Н⁺ + NO₂^-

;

б) для двухосновной кислоты:

Н₂СО₃  Н⁺ + HCO₃^- (1-я ступень)

НСО₃^-  Н⁺ + СО₃^-2 (2-я ступень)

Константы ионизации соответственно:

;

Т.к. вторая константа ионизации меньше константы ионизации по первой ступени , можно сделать вывод, что двухосновная кислота в большей степени ионизирует по первой ступени, чем по второй.

Для удобства расчетов часто используют отрицательный логарифм константы ионизации (рК_HAn или рК_KtOH), который называют силовым показателем. Наряду с величинами констант ионизации, значения силовых показателей даются в таблицах (см. табл. 1). Чем больше рК, тем слабее электролит, и наоборот. Второй величиной, характеризующей силу электролита, является степень ионизации. Степень ионизации показывает, какая часть от общего количества вещества в растворе ионизирована:

Степень ионизации - величина безразмерная, выражается или в частях или в процентах. Для слабых электролитов   0,03 (3%). Сильные электролиты в растворах диссоциируют практически полностью. Степень ионизации слабого электролита зависит от природы электролита, природы растворителя, температуры, концентрации электролита в растворе. С повышением температуры  увеличивается. Степень ионизации увеличивается при разбавлении, т.к. с уменьшением концентрации расстояния между частицами вещества увеличиваются, подвижность ионов также увеличивается вследствие уменьшения межионного взаимодействия. Зависимость величины степени ионизации от концентрации электролита в растворе выражается законом разбавления Оствальда.

Рассмотрим его вывод на примере ионизации слабой кислоты. Пусть НАn слабая кислота, С_HAn - концентрация этой кислоты (моль/л);  - степень ионизации, К_HAn - константа ионизации (берется из таблиц). Запишем уравнение ионизации данного электролита:

НАn  Н⁺ + Аn^-

и проведем соответствующие преобразования выражения для константы ионизации:

;