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 К_HCN =6,2×10^-10<K_CH3COOH = 1,8×10^-5, то синильная кислота хуже диссоциирует и слабее, чем уксусная кислота.

Многоосновные кислоты диссоциируют ступенчато:

H₃PO₄ H⁺ + H₂PO₄^-

H₂PO₄^- H⁺ + HPO₄^2-

HPO₄^2- H⁺ + PO₄^3-

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

H₃PO₄ 3H⁺ + PO₄^3-

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⁺

С_нач С 0 0

С_равн С-Ca Ca Ca

где a - степень диссоциации.

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

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⁺ a<<1

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

CH₃COONa CH₃COO^- + Na⁺ a = 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⁺ (a<<1)

и CH₃COONa CH₃COO^- + Na⁺ a = 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.