Закон разбавления Оствальда

Если обозначить концентрацию электролита, распадающегося на два иона, через СВ, а степень его диссоциации в данном растворе через α, то кон­центрация каждого из ионов будет С_Вα, а концентрация недиссоциированных молекул СВ(1 - α). Тогда уравнения константы основности протолиза К_ко (либо константы кислотности) принимают вид

(С _В α)² α²

К_ко =------------- или К_ко = С_В.

С_В(1-α) ' 1-α

Это уравнение выражает закон разбавления Оствальда. Он даёт воз­можность вычислить степень диссоциации при различных концентрациях электролита, если известна его константа диссоциации. Пользуясь этим уравнением, можно также определить константу диссоциации электролита, зная его степень диссоциации при той или иной концентрации.

Для растворов, в которых диссоциация электролита очень мала, урав­нение закона Оствальда упрощается. Поскольку в таких случаях значение

В Химия. Учеб. пособие

-96-

РАСТВОРЫ

Растворы электролитов

степени диссоциации α очень мало, то величиной α в знаменателе уравнения для К_к,о можно пренебречь. При этом уравнение принимает вид

К_к,о = α²СВ или α =

Кк,о

С_В

Это уравнение наглядно показывает связь, существующую между концентрацией слабого электролита и степенью его диссоциации: степень диссоциации возрастает при разбавлении раствора.

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Наиболее распространённым на Земле и почти универсальным жидким растворителем является вода. Вода - слабый амфотерный электролит. Моле­кулы воды могут как отдавать, так и присоединять катионы Н (автопрото-лиз). В результате межмолекулярного взаимодействия в чистой воде содер­жатся помимо молекул Н₂0 гидроксид-ионы ОН" и катионы водорода Н⁺ (точнее, катионы гидроксония Н₃О⁺): Н₂0 + Н₂0 *> Н₃О⁺ + ОН". Часто это равновесие изображают упрощённым уравнением: Н₂0 <=> Н⁺ + ОН.

Количественно диссоциация воды описывается константой диссоциа­ции К_д:

ГН⁺1ГОН"1 _16

К_д = = 1,8 • 10 (при 25 °С)

[Н₂0]

и ионным произведением воды К_В:

К_В = [Н⁺][ОН"] = 10"¹⁴ (при 25 °С),

учитывая, что [Н₂0] = 55,56 моль/л.

В чистой воде и нейтральных растворах концентрации ионов Н⁺ и ОН" равны, т. е.

[Н⁺] = [ОН"] = V Кв = VI О"¹⁴ = Ю"⁷ моль/л.

Содержание катионов водорода и гидроксид-ионов выражается также через водородный показатель рН - отрицательный десятичный логарифм концентрации (активности) ионов водорода в растворе:

рН = -lg[H⁺],

и гидроксильный показатель.

рОН = -lg[OH"].

В Химия. Учеб. пособие

-97-

РАСТВОРЫ