Диссоциация слабых электролитов

Применим закон действия масс к равновесию между ионами и молекулами в растворе слабого электролита, например, уксусной кислоты:

CH3COOH CH3COO- + H+

или синильной кислоты:

HCN H+ + CN-

Константы равновесия реакций диссоциации называются константами диссоциации. Константы диссоциации характеризуют диссоциацию слабых электролитов, чем меньше константа, тем меньше диссоциирует слабый электролит, тем он слабее. Так, например, поскольку КHCN =6,2×10-10<KCH3COOH = 1,8×10-5, то синильная кислота хуже диссоциирует и слабее, чем уксусная кислота.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

H3PO4 H+ + H2PO4-

H2PO4- H+ + HPO42-

HPO42- H+ + PO43-

Константа равновесия суммарной реакции диссоциации равна произведению констант отдельных стадий диссоциации:

H3PO4 3H+ + PO43-

Закон разбавления Оствальда. При диссоциации слабого электролита, например, CH3COOH, молярная концентрация которого равна С, начальные и равновесные концентрации молекул и ионов равны:

CH3COOH CH3COO- + H+

Снач С 0 0

Сравн С-C C C

где  - степень диссоциации.

Поскольку для слабых электролитов a<<1 и 1 - a » 1, имеем K=C×a2 или  = .

Закон разбавления Оствальда: степень диссоциации слабого электролита увеличивается при уменьшении его концентрации, то есть при разбавлении.

Влияние общего иона на диссоциацию слабого электролита. Добавление общего иона уменьшает диссоциацию слабого электролита. Так, при добавлении к раствору слабого электролита CH3COOH

CH3COOH CH3COO- + H+ <<1

сильного электролита, содержащего общий с CH3COOH ион, то есть ацетат-ион, например, CH3COONa

CH3COONa CH3COO- + Na+  = 1

концентрация ацетат иона увеличивается, и равновесие диссоциации CH3COOH сдвигается влево, то есть диссоциация уменьшается.

Пример. Найти [H+] в 0,1 М растворе CH3COOH K=1,8×10-5.

Решение. Для CH3COOH CH3COO- + H+

имеем Поскольку CH3COOH - слабый электролит, то [CH3COOH] = С = 0,1 М, кроме того [H+] = [CH3COO-]. Отсюда .

Пример. Найти [H+] в растворе 0,1 М CH3COOH (K=1,8×10-5) и 0,1 М CH3COONa (a=1).

Решение. Имеем CH3COOH CH3COO- + H+ (<<1)

и CH3COONa CH3COO- + Na+  = 1

Учитывая, что CH3COOH - слабый электролит и пренебрегая числом диссоциированных молекул, полагаем

[CH3COOH] = C(CH3COOH)=0,1 М. Поскольку CH3COONa диссоциирован полностью и пренебрегая количеством ионов CH3COO-, образовавшихся при диссоциации CH3COOH, получаем

[CH3COO-]=C(CH3COONa)=0,1 М. Отсюда имеем: .

Видно, что при добавлении раствора CH3COONa к раствору CH3COOH концентрация ионов водорода уменьшилась в 1,34×10-3 / 1,8×10-5 = 74,4 раза.