Ступінь дисоціації слабких і сильних електролітів



Термін «дисоціація» у хімії і біохімії позначає процес розпаду хімічних сполук на іони і радикали. Дисоціація – це протилежне явище асоціації або рекомбінації, і воно оборотно. Кількісна оцінка дисоціації проводиться за допомогою такої величини як ступінь дисоціації. Вона має літерне позначення α і характеризує в реакції дисоціації, що протікає в однорідних (гомогенних) системах за рівнянням: КА ↔ К + А, стан рівноваги. КА – це частинки вихідної речовини, К і А – це дрібні частинки, на які розпалися в результаті дисоціації більші частки речовини. З чого випливає висновок, що в системі будуть знаходитися диссоційовані і недіссоціірованную частинки. Якщо прийняти, що розпалося n молекул, а не розпалося N молекул, то ці величини можна застосувати для кількісної оцінки дисоціації, яка розраховується у відсотках: α = n • 100 / N або в частках одиниці: α = n / N.

Тобто ступінь дисоціації є відношенням диссоційованих частинок (молекул) гомогенної системи (розчину) до вихідного кількості часток (молекул) у цій системі (розчині). Якщо відомо, що α = 5%, то це означає, що тільки 5 молекул з 100 вихідних молекул знаходяться у вигляді іонів, а інші 95 молекул не розпадаються. Для кожного конкретного речовини α буде індивідуальним, тому що залежить від хімічної природи молекули, а також від температури і від кількості речовини в гомогенної системі (в розчині), тобто від його концентрації. Сильні електроліти, до яких належать деякі кислоти, підстави і солі, в розчині розпадаються на іони повністю, з цієї причини не підходять для вивчення процесу дисоціації. Тому для дослідження застосовуються слабкі електроліти, молекули яких дисоціюють у розчині на іони не повністю.

Для оборотної реакції дисоціації константу дисоціації (Кд), що характеризує стан рівноваги, визначають за формулою: Кд = [К] [А] / [КА]. Яким чином константа і ступінь дисоціації між собою пов’язані, можна розглянути на прикладі слабкого електроліту. На підставі закону розбавлення Оствальда вибудовується все логічне міркування: Кд = з • α2, де с – концентрація розчину (в даному випадку з = [КА]). Відомо, що в об’ємі розчину V дм3 розчинений 1 моль речовини. У первісному стані концентрацію молекул вихідної речовини можна виразити: з = [КА] = 1 / V моль/дм3, а концентрації іонів будуть: [К] = [А] = 0 / V моль/дм3. При досягненні рівноваги їх величини змінюються: [КА] = (1 – α) / V моль/дм3 і [К] = [А] = α / V моль/дм3, тоді Кд = (α / V • α / V) / (1 – α) / V = α2 / (1 – α) • V. Розглядається випадок мало диссоциирующих електролітів, ступінь дисоціації (α) яких наближається до нуля, а об’єм розчину можна виразити через відому концентрацію: V = 1 / [КА] = 1 / с. Тоді рівняння можна перетворити: Кд = α2 / (1 – α) • V = α2 / (1 – 0) • (1 / с) = α2 • с, а, витягуючи корінь квадратний з дробу Кд / с, можна розрахувати ступінь дисоціації α. Цей закон справедливий, якщо α багато менше 1.

Для сильних електролітів більшою мірою підходить термін удавана ступінь дисоціації. Його знаходять, як відношення удаваного кількості диссоційованих частинок до реального чи з формули визначення ізотонічного коефіцієнта (називається фактором Вант-Гоффа і показує справжнє поведінка речовини в розчині): α = (i – 1) / (n – 1). Тут i – ізотонічний коефіцієнт, а n – кількість які утворилися іонів. Для розчинів, молекули яких повністю розпалися на іони, α ≈ 1, а з зменшенням концентрації α все більше прагне до 1. Все це пояснюється теорією сильних електролітів, яка стверджує, що рух катіонів та аніонів розпалися молекул сильного електроліту утруднено з кількох причин. Перша: іони оточені молекулами полярного розчинника, це електростатичне взаємодія називається сольватацией. Друга: різнойменно заряджені катіони і аніони, що знаходяться в розчині, за рахунок дії сил взаємного тяжіння утворюють асоціати або іонні пари. Асоціати ведуть себе так само, як і недіссоціірованную молекули.


Залишити коментар