Равновесия в растворах электролитов

При растворении электролитв в происходит распад их на катионы и анионы (электролитическая диссоциация). СЛ.6(0) Если растворяемое вещество — сильный электролит и полностью распадается на ионы, например MA → M⁺(р)+ A⁻(р), СЛ.6(1) равновесная концентрация исходного вещества в растворе [MA] = 0, а концентрации катионов и анионов равны концентрации исходного вещества: [M⁺] = [A⁻] = c₀. СЛ.6(2) В этом случае степень диссоциации (отношение количества вещества, распавшегося на ионы, к исходному количеству вещества) равна: СЛ.6(3):

СЛ.7(0) Если в растворе наряду с катионами и анионами присутствуют молекулы растворенного вещества MA → MA(р)+M⁺(р)+A⁻(р), СЛ.7(1) равновесные концентрации [MA] > 0, [M⁺] = [A⁻] < c₀, электролит называют слабым. В этом случае:

СЛ.7(2)

СЛ.7(3) В растворах слабых электролитов существует равновесие M_xA_y(р)Û xM^a+(р)+yA^b−(р), СЛ.7(4) которое, согласно закону действующих масс, может быть описано соответствующей константой равновесия, имеющей специальное название — константа диссоциации

СЛ.7(5)

Рассмотрим связь между константой диссоциации и степенью диссоцации слабого электролита. СЛ.8(0) Для простоты рассмотрим электролит, диссоциирующий на один катион и один анион:
MA Û M⁺ + A⁻. В этом случае:

СЛ.8(1)

СЛ.8(2) Исходя из определения степени диссоциации: [M⁺]=[ A⁻]=αc₀, [MA]= (1 − α)c₀.

СЛ.8(3) Подставив полученные соотношения в выражение для константы диссоциации, получим установленный в 1888 г. закон разбавления Оствальда:

СЛ.8(4) .

СЛ.8(5) В случае α << 1 (на практике α<0,05) знаменатель можно приравнять единице, и закон разбавления Оствальда приобретает более простой вид:

СЛ.8(6)

Нетрудно заметить, что при уменьшении концентрации электролита степень диссоциации увеличивается и при «предельном» разбавлении достигает единицы (рис. 2 СЛ. 9(0)). Поэтому при больших разбавлениях пользоваться упрощенной формой закона разбавления Оствальда нельзя.

СЛ. 9(1) В частности, при c → 0 она приводит к α →∞, что лишено смысла. Максимальное значение α=1.

Рис. 2. Зависимость степени диссоциации слабого электролита от его концентрации в растворе