Электролитическая диссоциация сильных и слабых электролитов в водных растворах. Вычисление концентраций ионов

Сильные электролиты — химические соединения, молекулы которых в разбавленных растворах практически полностью диссоциированы на ионы. Степень диссоциации таких электролитов близка к 1. К сильным электролитам относятся многие неорганические соли, некоторые неорганические кислоты и основания в водных растворах, а также в растворителях, обладающих высокой диссоциирующей способностью (спирты, амиды и др.).Слабые электролиты — химические соединения, молекулы которых даже в сильно разбавленных растворах незначительно диссоциированны на ионы, которые находятся в динамическом равновесии с недиссоциированными молекулами. К слабым электролитам относится большинство органических кислот и многие органические основания в водных и неводных растворах.

Для сильных электролитов в водном растворе по определению α = 1: диссоциация таких электролитов протекаетнеобратимо (до конца), и степень превращения растворенного вещества в ионы полная.
Для слабых электролитов степень диссоциации (отношение молярной концентрации продиссоциировавшего вещества c_д к общей концентрации вещества c_B в растворе):

α = c_д / c_B

всегда меньше единицы, но больше нуля (0 < α < 1).

В случае слабых кислот состава H_nA степень диссоциации по каждой следующей ступени резко уменьшается по сравнению с предыдущей:

H₃PO₄ H⁺ + H₂PO₄⁻ (α = 23,5%)
H₂PO₄⁻ H⁺ + HPO₄²⁻ (α = 3 · 10⁻⁴%)
HPO₄²⁻ H⁺ + PO₄³⁻ (α = 2 · 10⁻⁹%)

Причина этого состоит в том, что в соответствии с принципом Ле-Шателье происходит смещение химического равновесия в каждой последующей стадии диссоциации под действием катионов водорода, образовавшихся в результате диссоциации в каждой предыдущей стадии.

Степень диссоциации α зависит от природы и концентрации электролита, а также от температуры раствора. Так, α растет при нагревании (поскольку диссоциации - процесс эндотермический, нагревание смещает равновесие вправо, в сторону продуктов диссоциации). При уменьшении концентрации вещества в растворе (то есть при разбавлении) степень диссоциации также увеличивается.