Теория слабых электролитов

Диссоциация любой частицы, являющейся слабым электролитом является обратимым процессом. Как и для любого другого обратимого процесса можно ввести понятие о константе равновесия, которая в данном случае получила название “константа диссоциации” (К_d). Например, угольная кислота является слабым электролитом и диссоциирует в две ступени (по второй ступени диссоциируют уже не молекулы Н₂СО₃, а гидрокарбонат-анионы НСО ):

1 cтупень: Н₂СО₃ Н⁺ + НСО

К =

II ступень: HCO H⁺ + CO

K = K_d =

Общее уравнение: H₂CO₃ 2H⁺ + CO

K _(общ) =

Нетрудно доказать, что

К _(общ) = К ×K или К _(общ) = К ×K ×K ×K , где n - количество ступеней диссоциации слабого электролита.

Используя принцип Ле-Шателье можно полагать, что К >> К >> K и т.д. И действительно, для всех слабых электролитов найдено, что константы диссоциации по (n - 1) - ой ступени на несколько порядков больше, чем таковая для n - ой ступени. Например, для угольной кислоты К = 4,5 × 10^-7, K = 4,7 × 10^-11.

Величина константы диссоциации зависит только от природы элктролита и растворителя, а также от температуры. Значения К для различных веществ при определенной температуре (как правило, 25 °С) приведены в специальных справочных таблицах.

Константа диссоциации не зависит от концентрации электролита в растворе, а степень диссоциации (a) слабого электролита имеет явную зависимость от этого параметра: чем больше концентрация, тем меньше (a). Функционально эта зависимость описывается законом разбавления Оствальда:

= K ,

где с - общая концентрация частиц электролита в растворе (моль/ дм³);

K - константа диссоциации при данной температуре;

a - cтепень диссоциации.

В данном выражении независимой переменной является концентрация (С), а искомой величиной - a. Для решения этого уравнения его нужно преобразовать и решать относительно a как обычное квадратное уравнение:

= 0.

Положительным корнем этого уравнения является:

a = .

При решении многих задач предполагается, что a << 1 (a ® 0):

= .

Поэтому во многих случаях можно использовать упрощенную формулу:

.

Она дает достаточно верный результат для значений a £ 0,1. Если же получается a > 0,1, то переходят к расчету по квадратному уравнению.