Физико-химические свойства растворов электролитов

Вещества, растворы которых полностью или частично состоят из ионов, называются электролитами. Распад молекул на ионы под действием молекул воды или другого растворителя называется электролитической диссоциацией.

Количественная оценка процесса электролитической диссоциации дается двумя величинами: степенью диссоциации "α " и константой диссоциации Кд.

Степенью диссоциации называется отношение числа молекул, распав­шихся на ионы, к общему числу растворенных молекул. Если из "с " моле­кул, находящихся в растворе, ^и х " молекул распалось на ионы, то степень диссоциации будет равна = , или = . Степень диссоциации зависит от температура, природы растворенного вещества и растворителя, концентрации раствора.

Процесс диссоциации является обратимым и приводит к состоянию рав­новесия, которое характеризуется константой равновесия. Процесс диссоциа­ции вещества АВ выражается уравнением:

Константа равновесия равна =

Постоянная называется константой диссоциации. Она характеризует спо­собность электролита диссоциировать на ионы. Чем больше , тем больше ионов в растворе. Константа диссоциации не зависит от концентрации элек­тролита, а зависит от природы электролита и от температуры.

Закон разбавления Оствальда, связывающий три величины: , с, α, выражается уравнением:

При малых значениях α разность 1- можно принять за единицу, тогда

и .

В результате диссоциации общее число частиц растворенного вещества в растворе увеличивается. Число, показывающее увеличение числа частиц в растворе, называется изотоническим коэффициентом Ванг-Гоффа и обознача­ется буквой i. Увеличение числа частиц вызывает изменение тех величин, ко­торые зависят от числа частиц растворенного вещества в данном объеме рас­твора: , , , .

Если учесть изотонический коэффициент и определить истинное число частиц в растворе, то законы Рауля будут справедливы и для электролитов:

= i ;

;

= ;

= .

Степень электролитической диссоциации связана с изотоническим коэффициентом уравнением , где – число ионов, на которые распадается молекула электролита. Значения i позволяют определить степень диссоциации электролитов в растворах заданной концентрации.

Пример 1. Вычисление кажущейся степени диссоциации сильного электролита.

Вычислить степень диссоциации 0.2 М раствора муравьиной кислоты НСООН, если 2.1 .

Но закону разбавления = 3.24 , или 3.24%.

Пример 2. Вычисление степени диссоциации электролита по

осмотическому давлению его раствора.

Рассчитайте кажущуюся степень электролитической диссоциации LiCl в

0.1 Н растворе соли, если раствор изотоничен с 0.19 М раствором сахара при 0°С.

Решение. Моль сахара равен 342 г.

= = = 4.31 Па.

M(LiCI) = 42 г . По осмотическому давлению определяем изотонический коэффициент раствора LiCl:

= = 1.9.

Кажущаяся степень диссоциации в 0.1 М LiCl равна

Пример 3. Вычисление степени диссоциации электролита по Понижению давления пара растворителя над раствором.

Давление пара водного раствора ( =0.08) равно 2268.8 Па при 20 . Давление паров воды при этой температуре равно 2337.8 Па. Найдите кажущуюся степень диссоциации нитрата натрия в этом растворе.

Решение. С помощью первого закона Рауля для электролитов вычисляем значение изотонического коэффициента для :

;

= 83.00 г ; n = 8: 85.00 = 0.094 моль;

= 83.00 г ; N = 92: 18.02 = 5.105 моль;

= 1.63.

Кажущаяся степень диссоциации в этом растворе равна

= 0.63 (или 63%).

Пример 4. Вычисление изотонического коэффициента по повышению температуры кипения раствора.

Раствор, содержащий 8 г NaOH в 1000 г , кипит при 100.184 °С. Определите изотонический коэффициент (для воды Е=0.516 °С).

Решение. Второй закон Рауля для растворов электролитов выражается уравнением:

=

Тогда = = = 1.78.