Закон разбавления оствальда

Закон разбавления Оствальда

Закон разбавления Оствальда показывает связь степени диссоциации слабого электролита с его концентрацией в растворе.

Пусть имеется раствор слабой кислоты HA или слабого основания MeOH с молярной концентрацией C0 . Пусть продиссоциировало х моль/л электролита. Тогда равновесные концентрации ионов каждого типа будут равны x моль/л, а равновесная концентрация непродиссоциировавшей части электролита – (C-x) моль/л.

HA ⇆ H + + A – MeOH ⇆ Me + + OH –

Так как x – это концентрация продиссоциировавшего электролита, то степень диссоциации α равна: α = x /C0 . Таким образом, x = α·C0.

При подстановке х в выражение константы диссоциации для слабой кислоты

или слабого основания

уравнение константы диссоциации принимает следующий вид.

Выражение 7.8 представляет собой закон разбавления Оствальда.

Для растворов, в которых степень диссоциации очень мала, уравнение закона разбавления Оствальда упрощается. Поскольку в таких растворах α – + H + влево, вследствие чего концентрация недиссоциированных молекул уксусной кислоты увеличится, а степень диссоциации электролита уменьшится. Сказанное справедливо и для слабых оснований. Если к раствору слабого основания, например, гидроксида аммония NH4OH, добавить соль этого основания, например, хлорид аммония NH4Cl, то в растворе появится большое количество ионов аммония, вследствие полной и необратимой диссоциации соли. Это приведёт к смещению равновесия диссоциации основания NH4OH ⇆ NH4 + + OH – влево и подавлению диссоциации NH4OH. В данном случае было бы грубой ошибкой рассчитывать степень диссоциации слабых электролитов по закону разбавления Оствальда, т.к. при его выводе не предполагалось присутствие в растворе веществ, смещающих равновесие диссоциации слабого электролита. Степень диссоциации слабых кислот и оснований в подобных системах следует рассчитывать по формуле α = x /C0 ,

где x – концентрация продиссоциировавшего электролита;

C0 – молярная концентрация электролита в растворе.

Эта формула является универсальной и может применяться для расчёта степени диссоциации слабого электролита в любом растворе. Поскольку в растворе слабой одноосновной кислоты x = C(H + ), а в растворе слабого однокислотного основания x = C(OH – ), то степень диссоциации слабых кислот и оснований можно рассчитать по представленным ниже формулам.

αкислоты = C(H + ) /C0 кислоты (7.11) αоснования = C(OH – ) / C0 основания (7.12)

studopedia.org

Закон разбавления оствальда

6.4. Растворы слабых электролитов

Растворение некоторых веществ сопровождается высвобождением или образованием ионов. При этом возможны диссоциативный и ионизационный механизмы. Диссоциативный механизм превалирует при разрушении ионной кристаллической решетки под воздействием сольватирующего растворителя. Так, ионы, составляющие кристаллическую решетку KCl, приобретают способность проводить электрический ток в любом из двух случаев разрушения кристаллической решетки – под воздействием тепловой энергии (расплав) или под воздействием сольватирующего растворителя (растворение). В последнем случае в раствор переходят готовые ионы, окруженные молекулами растворителя. Процесс взаимодействия ионов кристаллической решетки с молекулами растворителя называется сольватацией.

Ионизационный механизм состоит в том, что в молекулах газообразных, твердых и жидких веществ под воздействием полярных молекул растворителя увеличивается доля ионности настолько, что в раствор могут переходить сольватированные ионы. В зависимости от природы растворителя электролит может быть полностью диссоциирован, либо будет вести себя как слабый электролит:

В воде равновесие смещено вправо и растворенный хлористый водород диссоциирован полностью. В бензоле растворенный HCl ведет себя как слабый электролит.

Важной характеристикой электролитов служит степень диссоциации α:

По величине степени диссоциации электролиты делятся на слабые и сильные. Для сильных электролитов, к которым относятся некоторые минеральные кислоты и щелочи, большинство солей, α > 30 %. К слабым относят некоторые минеральные кислоты (HNO2, HCN, H2SO3), большинство оснований, практически все органические кислоты.

Важнейшей характеристикой слабого электролита служит константа диссоциации .

Рассмотрим равновесную реакцию диссоциации слабого электролита HAn:

Константа равновесия K c этой реакции и есть K д :

Если выразить равновесные концентрации через концентрацию слабого электролита C и его степень диссоциации α, то получим

Это соотношение называют законом разбавления Оствальда . Для очень слабых электролитов при α

Кислоты и основания диссоциируют ступенчато. Каждая ступень диссоциации характеризуется своей константой. Так, трехосновная ортофосфорная кислота H3PO4 диссоциирует следующим образом

chemistry.ru

Экспериментальное обнаружение присутствия ионов в растворах электролитов

Как уже говорилось в гл. 3, кристаллографические исследования с помощью рентгеновских лучей свидетельствуют о существовании ионов в ионных кристаллах. Но откуда известно о существовании ионов в водных растворах электролитов? Эти сведения получены из целого ряда независимых источников.

Коллигативные свойства. Коллигативные свойства, например понижение температуры замерзания растворов, зависят от числа частиц, имеющихся в растворе, но не от их химической природы (см. гл. 6), и это позволяет убедиться в том, что при растворении электролита в раствор переходят не его молекулы, а диссоциированные ионы, число которых превышает число молекул.

Электропроводность. Прохождение электрического тока через электролит может быть объяснено, как указано выше, перемещением ионов, несущих электрические заряды. Сильные электролиты являются лучшими проводниками электрического тока, чем слабые электролиты. Более подробное обсуждение электропроводности содержится в гл. 10.

Электролиз. При пропускании электрического тока через электролит происходит химическое разложение электролита, так называемый электролиз. Это явление служит еще одним доказательством существования ионов в растворах электролитов. Подробное обсуждение электролиза тоже содержится в гл. 10.

Закон разбавления Оствальда

В 1888 г. Ф. Оствальд применил к рассмотрению диссоциации электролитов закон действующих масс (см. гл. 7). Таким образом он вывел соотношение между константой равновесия и степенью диссоциации электролита. Это соотношение получило название закона разбавления Оствальда. Вывод закона Оствальда основан на рассмотрении диссоциации слабого электролита. Допустим, что при растворении электролита BA в воде образуется раствор, имеющий концентрацию с. В результате некоторая часть а электролита BA диссоциирует, образуя ионы B+ и А-. Величина а называется степенью диссоциации. Равновесная концентрация неионизированного электролита BA оказывается равной с (I — а). Таким образом, можно записать

Запишем теперь выражение для константы равновесия рассматриваемой диссоциации

Подставив в это выражение равновесные концентрации участников диссоциации, получим

Это соотношение и представляет собой закон разбавления Оствальда. Константа Кс называется константой диссоциации электролита. Чем больше Кс, тем сильнее электролит.

Фридрих Вильгельм Оствальд, лауреат Нобелевской премии по химии 1909 г.

Фридрих Вильгельм Оствальд

Немецкий ученый Ф. В. Оствальд (1853-1932) был одним из основателей физической химии. Он известен не только тем, что открыл закон разбавления, но также и тем, что вскрыл механизм действия индикаторов. Оствальд показал, что индикаторы представляют собой слабые кислоты либо слабые основания, которые имеют неодинаковую окраску в недиссоциированном и диссоциированном состояниях (см. ниже). В 1909 г. Оствальд получил Нобелевскую премию по химии за свои работы но изучению катализа. Он первым предположил, что ката.is;j ускоряет химические реакции, понижая их энергию активации (см. гл. 9). Оствальд первым разработал технологический процесс окисления аммиака с помощью платинового катализатора. Этот процесс, носящий имя Оствальда, является одной из стадий промышленного производства азотной кислоты (см. гл. 15). Небезынтересно отмстить, что хотя Оствальд находился на переднем крае исследований в нескольких областях химии, он был одним из последних, кто сопротивлялся быстро развивавшейся атомистике-теории, впервые сформулированной Дальтоном еще в 1808 г. Лишь в 1906 г. Оствальд окончательно согласился с существованием атомов.

У очень слабых электролитов степень диссоциации а настолько мала, что это позволяет приближенно положить 1 — а

www.himikatus.ru

4.6 Закон разбавления Оствальда

Степень диссоциации (αдис) и константа диссоциации (Кдис) слабого электролита количественно связаны между собой. Выведем уравнение этой связи на примере слабой одноосновной кислоты типа НА n .

Из уравнения НА n Û Н + + А n — видно, что из одной молекулы кислоты в растворе в результате диссоциации появляется один катион (Н + ) и один анион (А n — ). Зная, какая часть электролита в растворе продиссоциировала, можно рассчитать концентрацию ионов в растворе. Пусть концентрация кислоты в растворе равна См (моль/ л), степень диссоциации кислоты в этом растворе — αдис, тогда:

Концентрация кислоты, которая продиссоциировала — См дис(НА n ) = a дис См (НА n )

Концентрация ионов в растворе — См (Н + ) = См дис(НА n ) = a См (моль/л),

Часть концентрация кислоты, которая не продиссоциировала и находится в растворе в молекулярной форме:

Тогда запишем выражение для Крав с учетом сделанных вычислений:

Для слабых электролитов a дис 2 См

Это выражение носит название закона разбавления Оствальда и определяет зависимость a дис от концентрации слабого электролита в растворе: a дис = (Клис / См( HAn )) 1/2 .

Из уравнения видно, при уменьшении концентрации слабого электролита в растворе, степень диссоциации его увеличивается. Для многоосновных кислот по закону разбавления Оствальда степень диссоциации рассчитывается для каждой ступени отдельно.

Пример 1 .Рассчитайте концентрацию ионов водорода в 0.01 М растворе сернистой кислоты.

Решение. Напишем уравнение диссоциации кислоты по ступеням и выпишем Кдис из справочника

Рассчитаем по закону Оствальда степень диссоциации по первой ступ ени a дис 1 и по второй — a дис 2

a дис 1 = (10 -2 / 0,01) ½ = 1 (100%); a дис 2 = (10 -8 / 0,01) ½ = 0,001 (0,1%).

Результаты расчета показали, что концентрация ионов водорода в растворе по первой ступени диссоциации в 1000 раз больше, чем по второй. Очевидно, что концентрацией ионов водорода по второй ступени диссоциации можно пренебречь.

Пример 2 Рассчитайте кажущуюся степень диссоциации хлорида алюминия в 0,4 М растворе этой соли, если концентрация иона хлора равна 0,99 моль/л.

Решение. Напишем уравнение диссоциации соли AICI 3 Û AI 3+ + 3 CI — . Из уравнения видно, что при диссоциации одной молекулы соли в растворе появляется один катион AI 3+ и три аниона хлора CI — . Очевидно, что

Используя условия задачи, находим

a дис = [ CI — ] / 3 CM = 0,99 / 3 0,4 = 0,825 (82,5 %).

Константы диссоциации слабых электролитов при 25 0С

himya.ru

Оствальда закон разбавления

Большая советская энциклопедия. — М.: Советская энциклопедия . 1969—1978 .

Смотреть что такое «Оствальда закон разбавления» в других словарях:

Закон разбавления Оствальда — Закон разбавления Оствальда соотношение, выражающее зависимость эквивалентной электропроводности разбавленного раствора бинарного слабого электролита от концентрации раствора: Здесь К константа диссоциации электролита, с … … Википедия

Оствальд Вильгельм Фридрих — Оствальд (Ostwald) Вильгельм Фридрих (2.9.1853, Рига, ≈ 4.4.1932, Лейпциг), немецкий физико химик и философ идеалист. Окончил в 1875 Дерптский (Тартуский) университет. Профессор Рижского политехнического училища (1882≈87), Лейпцигского… … Большая советская энциклопедия

Электролитическая диссоциация — распад вещества на ионы при растворении. Э. д. происходит вследствие взаимодействия растворённого вещества с растворителем; по данным спектроскопических методов, это взаимодействие носит в значительной мере химический характер (см.… … Большая советская энциклопедия

Оствальд — (Ostwald) Вильгельм Фридрих (2.9.1853, Рига, 4.4.1932, Лейпциг), немецкий физико химик и философ идеалист. Окончил в 1875 Дерптский (Тартуский) университет. Профессор Рижского политехнического училища (1882 87), Лейпцигского университета… … Большая советская энциклопедия

Константа диссоциации — Константа диссоциации вид константы равновесия, которая показывает склонность большого объекта диссоциировать (разделяться) обратимым образом на маленькие объекты, как например когда комплекс распадается на составляющие молекулы, или когда… … Википедия

Оствальд, Вильгельм Фридрих — Вильгельм Фридрих Оствальд Wilhelm Friedrich Ostwald … Википедия

Вильгельм Оствальд — Вильгельм Фридрих Оствальд Вильгельм Фридрих Оствальд (нем. Wilhelm Friedrich Ostwald, лтш. Vilhelms Ostvalds; 2 сентября 1853, Рига, Российская империя 4 апреля 1932, Лейпциг, Германия) балтийский немец, физико химик и философ идеалист,… … Википедия

Вильгельм Фридрих Оствальд — (нем. Wilhelm Friedrich Ostwald, лтш. Vilhelms Ostvalds; 2 сентября 1853, Рига, Российская империя 4 апреля 1932, Лейпциг, Германия) балтийский немец, физико химик и философ идеалист, лауреат Нобелевской премии по химии 1909 года. Окон … Википедия

Оствальд, Вильгельм — Вильгельм Фридрих Оствальд Вильгельм Фридрих Оствальд (нем. Wilhelm Friedrich Ostwald, лтш. Vilhelms Ostvalds; 2 сентября 1853, Рига, Российская империя 4 апреля 1932, Лейпциг, Германия) балтийский немец, физико химик и философ идеалист,… … Википедия

Оствальд В. — Вильгельм Фридрих Оствальд Вильгельм Фридрих Оствальд (нем. Wilhelm Friedrich Ostwald, лтш. Vilhelms Ostvalds; 2 сентября 1853, Рига, Российская империя 4 апреля 1932, Лейпциг, Германия) балтийский немец, физико химик и философ идеалист,… … Википедия

dic.academic.ru

Еще по теме:

  • Правила для категории б Как открыть категорию A если есть B? Наличие водительского удостоверения на управление транспортного средства высшей категории освобождает от необходимости отдельной подготовки для получения прав на вождение транспорта низшей категории. Это означает, что перед тем, как открыть категорию А, если есть В, водитель не […]
  • Речевка юристов Стихи про юриста, юристов Юрист – представитель милиции,Юрист – представитель суда,Прокуратуры, юстиции,В заводах, отделах труда,Юрист – профессия откровенная,Отзывчивая и неизменная,Участливая и устремленная,И, как часы, заведенная. Юрист – профессия достойных.Она для смелых, непреклонных!Законы Ома и НьютонаТы […]
  • Правило рациональных чисел Действия с рациональными числами, правила, примеры, решения. В этой статье мы разберем основные арифметические действия с рациональными числами: сложение, вычитание, умножение и деление, дадим правила выполнения этих действий и рассмотрим решения примеров. Навигация по странице. Сложение рациональных чисел Так как […]
  • Основные правила работы с поврежденными волосами Советы по уходу за сухими, поврежденными волосами Наверняка всем обладательницам волос сухого типа знакомы такие неприятные проявления, как ощущение сухости кожи головы и самих волос, мелкая перхоть, тусклость и чрезмерная ломкость волос, посеченные кончики. Сухие волосы также имеют более пористую структуру, сложно […]
  • Позорный закон Позорный "закон Познера" будет готов к середине января Автор: Артур Скальский, 3975 51 267 Представители четырех фракций в парламенте планируют до 18 января завершить разработку так называемого "закона Познера". Этот шаг стал ответом на нелицеприятное высказывание Познера о Госдуме. Журналист комментировал закон о […]
  • Сверка по уплате налогов Заявление на акт сверки с налоговой: образец Актуально на: 14 апреля 2017 г. Заявление на акт сверки с налоговой: образец В рамках сверки с налоговой по расчетам налогоплательщика в части налогов, сборов и страховых взносов сведения, имеющиеся у ИФНС, сверяются с данными организации или ИП. То есть цель проведения […]
Закладка Постоянная ссылка.

Комментарии запрещены.