เกลือที่เกี่ยวข้องกับอิเล็กโทรไลต์อ่อน อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอ
ซึ่งอยู่ในสมดุลไดนามิกโดยมีโมเลกุลไม่แยกออกจากกัน อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอประกอบด้วยกรดอินทรีย์ส่วนใหญ่และเบสอินทรีย์หลายชนิดที่เป็นน้ำและไม่ใช่น้ำ สารละลายที่เป็นน้ำ.
อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอคือ:
- กรดอินทรีย์และน้ำเกือบทั้งหมด
- กรดอนินทรีย์บางชนิด: HF, HClO, HClO 2, HNO 2, HCN, H 2 S, HbrO, H 3 PO 4, H 2 CO 3, H 2 SiO 3, H 2 SO 3 ฯลฯ ;
- ไฮดรอกไซด์ของโลหะที่ละลายน้ำได้ไม่ดีบางชนิด: Fe(OH) 3, Zn(OH) 2 เป็นต้น; เช่นเดียวกับแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ NH 4 OH
วรรณกรรม
- ม.ไอ. ราวิช-เชอร์โบ V.V. Novikov “เคมีกายภาพและคอลลอยด์” M: บัณฑิตวิทยาลัย, 1975
มูลนิธิวิกิมีเดีย
2010.
ดูว่า "อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ" ในพจนานุกรมอื่น ๆ คืออะไร:อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ - – อิเล็กโทรไลต์ที่แยกตัวออกเป็นไอออนเล็กน้อยในสารละลายที่เป็นน้ำ กระบวนการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอสามารถย้อนกลับได้และเป็นไปตามกฎหมาย. มวลชนที่ใช้งานอยู่เคมีทั่วไป : หนังสือเรียน / A.V. Zholnin ...
เงื่อนไขทางเคมี สารที่มีค่าการนำไฟฟ้าไอออนิก พวกมันถูกเรียกว่าตัวนำชนิดที่สองการที่กระแสไหลผ่านพวกมันจะมาพร้อมกับการถ่ายโอนสสาร อิเล็กโทรไลต์ได้แก่ เกลือหลอมเหลว ออกไซด์ หรือไฮดรอกไซด์ ตลอดจน (ซึ่งเกิดขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ... ...
สารานุกรมถ่านหิน ในในความหมายกว้างๆ ของเหลวหรือของแข็งในน้ำและระบบซึ่งมีไอออนอยู่ในความเข้มข้นที่เห็นได้ชัดเจนทำให้มีกระแสไฟฟ้าไหลผ่านได้ ปัจจุบัน (การนำไอออนิก); ในความหมายแคบ ใน va ซึ่งสลายตัวเป็นไอออน เมื่อละลายอี.... ...
สารานุกรมทางกายภาพอิเล็กโทรไลต์ - สารของเหลวหรือของแข็งซึ่งเป็นผลมาจากการแยกตัวด้วยไฟฟ้า ไอออนจะเกิดขึ้นในความเข้มข้นที่เห็นได้ชัดเจน ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าตรงผ่าน อิเล็กโทรไลต์ในสารละลาย......พจนานุกรมสารานุกรม
สารานุกรมเคมี - (จากอิเล็กโทร... และกรีก ไลโตส สลายตัว ละลายน้ำได้) ของเหลว หรือและระบบที่มีไอออนอยู่ในความเข้มข้นใดๆ ที่เห็นได้ชัดเจน ทำให้เกิดการผ่านของกระแสไฟฟ้า ในความหมายที่แคบ E...... ... สารานุกรมผู้ยิ่งใหญ่แห่งสหภาพโซเวียต
คำนี้มีความหมายอื่น ดูการแยกตัวออกจากกัน การแยกตัวด้วยไฟฟ้ากระบวนการสลายอิเล็กโทรไลต์ให้เป็นไอออนเมื่อมันละลายหรือละลาย สารบัญ 1 การแยกตัวในโซลูชัน 2 ... Wikipedia
อิเล็กโทรไลต์เป็นสารที่มีการละลายหรือสารละลาย กระแสไฟฟ้าเนื่องจากการแยกตัวออกเป็นไอออน แต่ตัวสารเองไม่นำกระแสไฟฟ้า ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์ได้แก่ สารละลายของกรด เกลือ และเบส.... ... วิกิพีเดีย
อิเล็กโทรไลต์ คำศัพท์ทางเคมีแสดงถึงสารที่ละลายหรือสารละลายนำกระแสไฟฟ้าเนื่องจากการแยกตัวออกเป็นไอออน ตัวอย่างของอิเล็กโทรไลต์ ได้แก่ กรด เกลือ และเบส อิเล็กโทรไลต์เป็นตัวนำชนิดที่สอง ... ... Wikipedia
การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์นั้นมีคุณลักษณะเชิงปริมาณตามระดับของการแยกตัว ระดับการแยกตัวออกจากกัน–นี่คืออัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลที่แยกตัวออกเป็นไอออน N diss,ถึง จำนวนทั้งหมดโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลาย N :
ก =
ก– เศษส่วนของโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ที่แตกตัวเป็นไอออน
ระดับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย: ธรรมชาติของอิเล็กโทรไลต์ ลักษณะของตัวทำละลาย ความเข้มข้นของสารละลาย และอุณหภูมิ
ขึ้นอยู่กับความสามารถในการแยกตัวออกจากกัน อิเล็กโทรไลต์จะถูกแบ่งออกเป็นแบบแรงและแบบอ่อนตามอัตภาพ อิเล็กโทรไลต์ที่มีอยู่ในสารละลายในรูปของไอออนเท่านั้นมักเรียกว่า แข็งแกร่ง - อิเล็กโทรไลต์ซึ่งอยู่ในสถานะละลายบางส่วนอยู่ในรูปของโมเลกุลและบางส่วนอยู่ในรูปของไอออนเรียกว่า อ่อนแอ .
อิเล็กโทรไลต์เข้มข้นประกอบด้วยเกลือเกือบทั้งหมด กรดบางชนิด: H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HI, HClO 4, ไฮดรอกไซด์ของโลหะอัลคาไลและอัลคาไลน์เอิร์ท (ดูภาคผนวกตารางที่ 6)
กระบวนการแยกตัว อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งไปที่จุดสิ้นสุด:
HNO 3 = H + + NO 3 - , NaOH = นา + + OH - ,
และเครื่องหมายเท่ากับจะอยู่ในสมการการแยกตัว
สำหรับอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น แนวคิดเรื่อง "ระดับการแยกตัว" นั้นมีเงื่อนไข - ระดับความแตกแยกที่ชัดเจน (aแต่ละอัน) ต่ำกว่าอันจริง (ดูภาคผนวกตารางที่ 6) เมื่อความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นเพิ่มขึ้นในสารละลาย ปฏิกิริยาของไอออนที่มีประจุตรงข้ามจะเพิ่มขึ้น เมื่ออยู่ใกล้กันมากพอก็สร้างพันธมิตร ไอออนที่อยู่ในนั้นจะถูกแยกออกจากกันด้วยชั้นของโมเลกุลน้ำขั้วโลกที่ล้อมรอบแต่ละไอออน สิ่งนี้ส่งผลต่อค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายที่ลดลงเช่น ผลของการแยกตัวที่ไม่สมบูรณ์ถูกสร้างขึ้น
เพื่อคำนึงถึงผลกระทบนี้ จึงมีการแนะนำค่าสัมประสิทธิ์กิจกรรม g ซึ่งลดลงเมื่อความเข้มข้นของสารละลายเพิ่มขึ้นซึ่งเปลี่ยนแปลงจาก 0 ถึง 1 เพื่ออธิบายเชิงปริมาณคุณสมบัติของสารละลายของอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นปริมาณที่เรียกว่า กิจกรรม (ก).
กิจกรรมของไอออนนั้นเข้าใจว่าเป็นความเข้มข้นที่มีประสิทธิผลตามที่มันทำปฏิกิริยาเคมี
กิจกรรมของไอออน ( ก) เท่ากับของมัน ความเข้มข้นของฟันกราม (กับ) คูณด้วยสัมประสิทธิ์กิจกรรม (g):
ก = ก กับ.
การใช้กิจกรรมแทนความเข้มข้นทำให้สามารถนำไปใช้กับวิธีแก้ปัญหาตามกฎที่กำหนดไว้สำหรับการแก้ปัญหาในอุดมคติ
อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ ได้แก่ กรดแร่บางชนิด (HNO 2, H 2 SO 3, H 2 S, H 2 SiO 3, HCN, H 3 PO 4) และกรดอินทรีย์ส่วนใหญ่ (CH 3 COOH, H 2 C 2 O 4 เป็นต้น) ,แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ NH 4 OH และเบสทั้งหมดที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย, เอมีนอินทรีย์
การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์อ่อนสามารถย้อนกลับได้ ในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ จะมีการสร้างสมดุลระหว่างไอออนและโมเลกุลที่ไม่แยกออกจากกัน ใน สมการที่สอดคล้องกันการแยกตัวออกจะได้รับเครื่องหมายการย้อนกลับ (“) ตัวอย่างเช่น สมการการแยกตัวแบบอ่อน กรดอะซิติกเขียนดังนี้:
CH 3 COOH « CH 3 COO - + H + .
ในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์ไบนารีที่อ่อนแอ ( แคลิฟอร์เนีย) สมดุลต่อไปนี้ถูกสร้างขึ้น โดยมีคุณลักษณะเป็นค่าคงที่สมดุลที่เรียกว่าค่าคงที่การแยกตัว ถึงง:
KA « K + + A - ,
.
หากละลายสารละลาย 1 ลิตร กับโมลของอิเล็กโทรไลต์ แคลิฟอร์เนียและระดับของการแยกตัวออกคือ a ซึ่งหมายถึงการแยกออกจากกัน กโมลของอิเล็กโทรไลต์และไอออนแต่ละตัวเกิดขึ้น กตุ่น ในสภาพที่ไม่แยกส่วนยังคงอยู่ ( กับ – ก) โมล แคลิฟอร์เนีย.
KA « K + + A - .
C – aС aС aС
จากนั้นค่าคงที่การแยกตัวจะเท่ากับ:
(6.1)
เนื่องจากค่าคงที่ของการแยกตัวออกไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้น ความสัมพันธ์ที่ได้รับจึงเป็นการแสดงออกถึงระดับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ไบนารีแบบอ่อนกับความเข้มข้นของมัน จากสมการ (6.1) เห็นได้ชัดว่าการลดลงของความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์อ่อนในสารละลายทำให้ระดับการแยกตัวเพิ่มขึ้น สมการ (6.1) เป็นการแสดงออก กฎการเจือจางของออสต์วาลด์ .
สำหรับอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอมาก (ที่ ก<<1), уравнение Оствальда можно записать следующим образом:
ถึงง 2 ซี, หรือ ก" (6.2)
ค่าคงที่การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์แต่ละตัวจะคงที่ที่อุณหภูมิที่กำหนด ซึ่งไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายและแสดงถึงความสามารถของอิเล็กโทรไลต์ในการสลายตัวเป็นไอออน ยิ่ง Kd สูง อิเล็กโทรไลต์ก็จะแยกตัวออกเป็นไอออนมากขึ้นเท่านั้น ค่าคงที่การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์อ่อนจะถูกทำเป็นตาราง (ดูภาคผนวก ตารางที่ 3)
การวัดระดับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ แสดงให้เห็นว่าอิเล็กโทรไลต์แต่ละตัวที่สารละลายความเข้มข้นปกติเท่ากัน จะแยกตัวออกเป็นไอออนต่างกันมาก
ความแตกต่างในระดับการแยกตัวของกรดนั้นมีมากเป็นพิเศษ เช่น กรดไนตริกและกรดไฮโดรคลอริกใน 0.1 N. สารละลายสลายตัวเป็นไอออนเกือบทั้งหมด กรดคาร์บอนิก ไฮโดรไซยานิก และกรดอื่นๆ จะแยกตัวออกภายใต้สภาวะเดียวกันเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
ในบรรดาเบสที่ละลายน้ำได้ (ด่าง) แอมโมเนียมออกไซด์ไฮเดรตสามารถแยกตัวได้เล็กน้อย เกลือทั้งหมดแยกตัวเป็นไอออนได้ดี โดยมีข้อยกเว้นบางประการ
ความแตกต่างในระดับการแยกตัวของกรดแต่ละตัวนั้นถูกกำหนดโดยธรรมชาติของพันธะเวเลนซ์ระหว่างอะตอมที่ก่อตัวเป็นโมเลกุล ยิ่งพันธะระหว่างไฮโดรเจนกับโมเลกุลที่เหลือมีขั้วมากเท่าใด การแยกตัวออกง่ายขึ้น กรดก็จะแยกตัวออกมากขึ้นเท่านั้น
อิเล็กโทรไลต์ที่แยกตัวออกเป็นไอออนได้ดีเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น ตรงกันข้ามกับอิเล็กโทรไลต์อ่อนซึ่งก่อตัวเป็นไอออนจำนวนเล็กน้อยในสารละลายที่เป็นน้ำ สารละลายของอิเล็กโทรไลต์เข้มข้นจะคงสภาพการนำไฟฟ้าได้สูงแม้ที่ความเข้มข้นสูงมาก ในทางตรงกันข้าม ค่าการนำไฟฟ้าของสารละลายของอิเล็กโทรไลต์อ่อนจะลดลงอย่างรวดเร็วเมื่อความเข้มข้นเพิ่มขึ้น อิเล็กโทรไลต์เข้มข้นประกอบด้วยกรด เช่น ไฮโดรคลอริก ไนตริก ซัลฟิวริก และอื่นๆ ตามด้วยด่าง (ยกเว้น NH 4 OH) และเกลือเกือบทั้งหมด
กรดโพลีโอนิกและเบสโพลีแอซิดแยกตัวออกตามขั้นตอน ตัวอย่างเช่น โมเลกุลของกรดซัลฟิวริกจะแยกตัวออกจากกันก่อนตามสมการ
H 2 SO 4 ⇄ H + HSO 4 ‘
หรือแม่นยำยิ่งขึ้น:
H 2 SO 4 + H 2 O ⇄ H 3 O + HSO 4 ‘
นามธรรมของไฮโดรเจนไอออนตัวที่สองตามสมการ
HSO 4 ‘ ⇄ H + SO 4 »
หรือ
HSO 4 ' + H 2 O ⇄ H 3 O + SO 4 "
นั้นยากกว่ามากอยู่แล้ว เนื่องจากจะต้องเอาชนะแรงดึงดูดจากไอออน SO 4 ที่มีประจุสองเท่า ซึ่งแน่นอนว่าดึงดูดไอออนไฮโดรเจนได้แรงกว่าไอออน HSO 4 ที่มีประจุเพียงตัวเดียว ดังนั้นขั้นที่สองของการแยกตัวออกหรืออย่างที่พวกเขาพูดกันว่าการแยกตัวออกจากกันขั้นที่สองจึงเกิดขึ้นในขั้นที่เล็กกว่ามากองศากว่าปฐมภูมิและสารละลายทั่วไปของกรดซัลฟิวริกมี SO 4 ไอออนจำนวนเล็กน้อยเท่านั้น "
กรดฟอสฟอริก H 3 PO 4 แยกตัวออกในสามขั้นตอน:
ช 3 ปอ 4 ⇄ เอช + เอช 2 ปอ 4 ‘
H2PO4⇄H + เอชพีโอ 4"
ฮ PO 4 » ⇄ H + PO 4 »’
โมเลกุล H 3 PO 4 แยกตัวอย่างรุนแรงเป็นไอออน H และ H 2 PO 4 ' ไอออน H 2 PO 4 ' ทำตัวเหมือนกรดอ่อนกว่า และแยกตัวออกเป็น H และ HPO 4 ' ในระดับที่น้อยกว่า ไอออนของ HPO 4 แยกตัวเหมือนกรดอ่อนมากและแทบไม่สร้างไอออน H เลย
และตู้ ป.ณ. 4"'
เบสที่มีหมู่ไฮดรอกซิลมากกว่าหนึ่งกลุ่มในโมเลกุลก็แยกตัวออกตามขั้นตอนเช่นกัน ตัวอย่างเช่น:
บา(OH) 2 ⇄ บาโอห์ + OH’
วาออน ⇄ บา + โอ้'
สำหรับเกลือ เกลือปกติจะแยกตัวออกเป็นไอออนของโลหะและกากที่เป็นกรดเสมอ ตัวอย่างเช่น:
CaCl 2 ⇄ Ca + 2Cl’ นา 2 SO 4 ⇄ 2Na + SO 4 "
เกลือของกรด เช่น กรดโพลีบาซิก แยกตัวออกตามขั้นตอน ตัวอย่างเช่น:
NaHCO 3 ⇄ นา + HCO 3 ‘
HCO 3 ‘ ⇄ H + CO 3 »
อย่างไรก็ตาม ขั้นตอนที่สองมีขนาดเล็กมาก ดังนั้นสารละลายเกลือกรดจึงมีไฮโดรเจนไอออนเพียงเล็กน้อยเท่านั้น
เกลือพื้นฐานแยกตัวออกเป็นไอออนพื้นฐานและเป็นกรด ตัวอย่างเช่น:
เฟ(OH)Cl2 ⇄ FeOH + 2Сl"
แทบไม่มีการแยกตัวครั้งที่สองของไอออนที่ตกค้างพื้นฐานเป็นโลหะและไอออนไฮดรอกซิลเกิดขึ้น
ในตาราง 11 แสดงค่าตัวเลขระดับการแยกตัวของกรด เบส และเกลือบางชนิดใน 0 , 1 น. โซลูชั่น
มันลดลงตามความเข้มข้นที่เพิ่มขึ้น ดังนั้นในสารละลายที่มีความเข้มข้นมาก แม้แต่กรดแก่ก็แยกตัวออกได้ค่อนข้างอ่อน สำหรับ
ตารางที่ 11
กรด เบส และเกลือใน 0.1 N.สารละลายที่ 18°
อิเล็กโทรไลต์ | สูตร | ระดับการแยกตัวเป็น % |
กรด | ||
โซลยานายา | เอชซีแอล | 92 |
ไฮโดรโบรมิก | ฮบ | 92 |
ไฮโดรไอโอไดด์ | เอช.เจ. | . 92 |
ไนโตรเจน | HNO3 | 92 |
ซัลฟิวริก | ชม 2 ดังนั้น 4 | 58 |
กำมะถัน | ชม 2 ดังนั้น 3 | 34 |
ฟอสฟอรัส | ชม 3PO4 | 27 |
ไฮโดรฟลูออริก | เอชเอฟ | 8,5 |
น้ำส้มสายชู | CH3COOH | 1,3 |
เชิงมุม | เอช 2 คาร์บอนไดออกไซด์ | 0,17 |
ไฮโดรเจนซัลไฟด์ | H2S | 0,07 |
สินิลนายา | สาธารณสุขศาสตร์ | 0,01 |
บอร์นายา | ชม 3 โบ 3 | 0,01 |
เหตุผล | ||
แบเรียมไฮดรอกไซด์ | บา(OH)2 | 92 |
โพแทสเซียมกัดกร่อน | แย้ง | 89 |
โซเดียมไฮดรอกไซด์ | นาน | 84 |
แอมโมเนียมไฮดรอกไซด์ | NH4OH | 1,3 |
เกลือ | ||
คลอไรด์ | เคซีแอล | 86 |
แอมโมเนียมคลอไรด์ | NH4Cl | 85 |
คลอไรด์ | โซเดียมคลอไรด์ | 84 |
ไนเตรต | นโอ 3 | 83 |
AgNO3 | 81 | |
กรดอะซิติก | NaCH3COO | 79 |
คลอไรด์ | ZnCl2 | 73 |
ซัลเฟต | นา 2 ดังนั้น 4 | 69 |
ซัลเฟต | สังกะสีSO4 | 40 |
ซัลเฟต |
อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่งและอ่อนแอ
ในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์บางชนิด โมเลกุลเพียงบางส่วนเท่านั้นที่แยกตัวออกจากกัน เพื่อกำหนดลักษณะความแข็งแรงของอิเล็กโทรไลต์ในเชิงปริมาณจึงได้นำแนวคิดของระดับการแยกตัวออก อัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลที่แยกตัวออกเป็นไอออนต่อจำนวนโมเลกุลทั้งหมดของตัวถูกละลายเรียกว่าระดับการแยกตัวก
โดยที่ C คือความเข้มข้นของโมเลกุลที่แยกออกจากกัน, โมล/ลิตร;
C 0 คือความเข้มข้นเริ่มต้นของสารละลาย, โมล/ลิตร
ตามระดับของการแยกตัว อิเล็กโทรไลต์ทั้งหมดจะถูกแบ่งออกเป็นแรงและอ่อนแอ อิเล็กโทรไลต์ชนิดเข้มข้น ได้แก่ อิเล็กโทรไลต์ที่มีระดับการแยกตัวออกจากกันมากกว่า 30% (a > 0.3) ซึ่งรวมถึง:
· กรดแก่ (H 2 SO 4, HNO 3, HCl, HBr, HI);
· ไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้ ยกเว้น NH 4 OH;
· เกลือที่ละลายน้ำได้
การแยกตัวด้วยไฟฟ้าของอิเล็กโทรไลต์ที่รุนแรงนั้นไม่สามารถย้อนกลับได้
HNO 3 ® H + + NO - 3 .
อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอมีระดับการแยกตัวน้อยกว่า 2% (a< 0,02). К ним относятся:
· กรดอนินทรีย์อ่อน (H 2 CO 3, H 2 S, HNO 2, HCN, H 2 SiO 3 เป็นต้น) และกรดอินทรีย์ทั้งหมด เช่น กรดอะซิติก (CH 3 COOH)
· ไฮดรอกไซด์ที่ไม่ละลายน้ำ เช่นเดียวกับไฮดรอกไซด์ที่ละลายน้ำได้ NH 4 OH
· เกลือที่ไม่ละลายน้ำ
อิเล็กโทรไลต์ที่มีค่ากลางของระดับการแยกตัวเรียกว่าอิเล็กโทรไลต์ที่มีความแข็งแรงปานกลาง
ระดับของการแยกตัวออกจากกัน (a) ขึ้นอยู่กับปัจจัยต่อไปนี้:
ลักษณะของอิเล็กโทรไลต์นั่นคือประเภทของพันธะเคมี การแยกตัวออกเกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดในบริเวณที่มีพันธะขั้วมากที่สุด
จากธรรมชาติของตัวทำละลาย - ยิ่งมีขั้วมากเท่าไรกระบวนการแยกตัวก็จะง่ายขึ้นเท่านั้น
จากอุณหภูมิ - อุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นช่วยเพิ่มความแตกแยก
เกี่ยวกับความเข้มข้นของสารละลาย - เมื่อสารละลายถูกเจือจาง การแยกตัวก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน
เป็นตัวอย่างของการพึ่งพาระดับการแยกตัวของธรรมชาติของพันธะเคมีให้พิจารณาการแยกตัวของโซเดียมไฮโดรเจนซัลเฟต (NaHSO 4) ซึ่งโมเลกุลประกอบด้วยพันธะประเภทต่อไปนี้: 1-ไอออนิก; 2 - โควาเลนต์ขั้วโลก; 3 - พันธะระหว่างอะตอมของกำมะถันและออกซิเจนนั้นมีขั้วต่ำ การแตกหักเกิดขึ้นได้ง่ายที่สุดที่บริเวณที่เกิดพันธะไอออนิก (1):
นา 1 O 3 O ส 3 H 2 O O | 1. NaHSO 4 ® Na + + HSO - 4, 2 จากนั้นที่บริเวณที่มีพันธะขั้วที่มีระดับน้อยกว่า: HSO - 4 ® H + + SO 2 - 4 |
3. กรดตกค้างไม่แยกตัวออกเป็นไอออน
ระดับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ขึ้นอยู่กับลักษณะของตัวทำละลายเป็นอย่างมาก ตัวอย่างเช่น HCl แยกตัวออกอย่างแรงในน้ำ โดยรุนแรงน้อยกว่าในเอธานอล C 2 H 5 OH และแทบจะไม่แยกตัวออกจากเบนซิน ซึ่งในทางปฏิบัติแล้วมันไม่นำกระแสไฟฟ้า ตัวทำละลายที่มีค่าคงที่ไดอิเล็กทริกสูง (e) ทำให้โมเลกุลของตัวถูกละลายเกิดโพลาไรซ์และสร้างไอออนโซลเวต (ไฮเดรต) ร่วมกับตัวทำละลายเหล่านั้น ที่ 25 0 C อี(H 2 O) = 78.5, อี(C 2 H 5 OH) = 24.2, อี(C 6 H 6) = 2.27
CH 3 COOH « CH 3 COO - + H + .
ในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์อ่อน กระบวนการแยกตัวจะเกิดขึ้นแบบย้อนกลับได้ ดังนั้นกฎของสมดุลเคมีจึงใช้กับสมดุลในสารละลายระหว่างโมเลกุลและไอออน ดังนั้นสำหรับการแยกตัวของกรดอะซิติก
ค่าคงที่สมดุล Kc จะถูกกำหนดเป็น
ค่าคงที่สมดุล (K c) สำหรับกระบวนการแยกตัวเรียกว่าค่าคงที่การแยกตัว (K d) ค่าของมันขึ้นอยู่กับลักษณะของอิเล็กโทรไลต์ ตัวทำละลาย และอุณหภูมิ แต่ไม่ได้ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ในสารละลาย ค่าคงที่การแยกตัวเป็นลักษณะสำคัญของอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ เนื่องจากมันบ่งบอกถึงความแข็งแรงของโมเลกุลในสารละลาย ยิ่งค่าคงที่การแยกตัวออกจากกันน้อยลง อิเล็กโทรไลต์ก็จะยิ่งแยกตัวออกน้อยลง และโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์ก็จะยิ่งมีเสถียรภาพมากขึ้นเท่านั้น เมื่อพิจารณาว่าระดับของการแยกตัว ตรงกันข้ามกับค่าคงที่การแยกตัว จะเปลี่ยนไปตามความเข้มข้นของสารละลาย จึงจำเป็นต้องค้นหาความสัมพันธ์ระหว่าง K d และ a หากความเข้มข้นเริ่มต้นของสารละลายมีค่าเท่ากับ C และระดับการแยกตัวออกจากกันที่สอดคล้องกับความเข้มข้นนี้คือ a ดังนั้นจำนวนโมเลกุลที่แยกออกจากกันของกรดอะซิติกจะเท่ากับ a · C เนื่องจาก
CCH 3 COO - = C H + = ก
จากนั้นความเข้มข้นของโมเลกุลที่ไม่แตกตัวของกรดอะซิติกจะเท่ากับ (C - a · C) หรือ C(1- a · C) จากที่นี่
K d = aС · a С /(С - a · С) = a 2 С / (1- a) (1)
สมการ (1) เป็นการแสดงออกถึงกฎการเจือจางของออสต์วาลด์ สำหรับอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอมาก a<<1, то приближенно К @ a 2 С и
ก = (K/C) (2)
ดังที่เห็นได้จากสูตร (2) เมื่อความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโทรไลต์ลดลง (เมื่อเจือจาง) ระดับการแยกตัวจะเพิ่มขึ้น
อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอจะแยกตัวออกเป็นระยะ เช่น
ขั้นตอนที่ 1 H 2 CO 3 « H + + HCO - 3,
ด่าน 2 HCO - 3 « H + + CO 2 - 3 .
อิเล็กโทรไลต์ดังกล่าวมีลักษณะเฉพาะโดยค่าคงที่หลายค่า ขึ้นอยู่กับจำนวนขั้นตอนของการสลายตัวเป็นไอออน สำหรับกรดคาร์บอนิก
K 1 = CH + CHCO - 2 / CH 2 CO 3 = 4.45 × 10 -7; K 2 = CH + · CCO 2- 3 / CHCO - 3 = 4.7 × 10 -11
อย่างที่เห็น การสลายตัวเป็นไอออนของกรดคาร์บอนิกนั้นถูกกำหนดโดยระยะแรกเป็นหลัก และระยะที่สองจะปรากฏก็ต่อเมื่อสารละลายเจือจางมากเท่านั้น
ความสมดุลรวมของ H 2 CO 3 « 2H + + CO 2 - 3 สอดคล้องกับค่าคงที่การแยกตัวทั้งหมด
K d = C 2 n + · CCO 2- 3 / CH 2 CO 3
ปริมาณ K 1 และ K 2 มีความสัมพันธ์กันโดยความสัมพันธ์
K d = K 1 · K 2
ฐานของโลหะโพลีวาเลนต์แยกตัวออกในลักษณะขั้นตอนที่คล้ายกัน ตัวอย่างเช่นการแยกตัวของคอปเปอร์ไฮดรอกไซด์สองขั้นตอน
Cu(OH) 2 « CuOH + + OH - ,
CuOH + « Cu 2+ + OH -
สอดคล้องกับค่าคงที่การแยกตัวออก
K 1 = СCuOH + · СОН - / СCu(OH) 2 และ К 2 = Сcu 2+ · СОН - / СCuOH + .
เนื่องจากอิเล็กโทรไลต์ชนิดเข้มข้นถูกแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิงในสารละลาย ค่าคงที่การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ในระยะหนึ่งสำหรับอิเล็กโทรไลต์จึงไม่มีความหมาย
การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ประเภทต่างๆ
จากมุมมองของทฤษฎีการแยกตัวด้วยไฟฟ้า กรด เป็นสารที่การแยกตัวออกทำให้เกิดไอออนไฮโดรเจนไฮเดรต H3O (หรือ H+) ในรูปของไอออนบวกเท่านั้น
พื้นฐานเป็นสารที่ในสารละลายในน้ำจะก่อให้เกิดไฮดรอกไซด์ไอออน OH และไม่มีไอออนอื่น ๆ ในรูปของไอออน
ตามทฤษฎีของเบรินสเตด กรดคือตัวให้โปรตอนและเบสคือตัวรับโปรตอน
ความแรงของเบสก็เหมือนกับความแรงของกรด ขึ้นอยู่กับค่าคงที่การแยกตัวออก ยิ่งค่าคงที่การแยกตัวสูงขึ้น อิเล็กโทรไลต์ก็จะยิ่งแข็งแกร่งขึ้น
มีไฮดรอกไซด์ที่สามารถโต้ตอบและสร้างเกลือได้ไม่เพียงกับกรดเท่านั้น แต่ยังมีเบสด้วย ไฮดรอกไซด์ดังกล่าวเรียกว่า แอมโฟเทอริก เหล่านี้ได้แก่ เป็น(OH) 2 , สังกะสี(OH) 2 , Sn(OH) 2 , Pb(OH) 2 , Cr(OH) 3 , อัล(OH) 3- คุณสมบัติของพวกเขาเกิดจากการที่พวกมันแยกตัวออกในระดับที่อ่อนแอในรูปของกรดและเบส
เอช + + อาร์โอ - « โรห์ « ร + + โอ้ -.
ความสมดุลนี้อธิบายได้จากข้อเท็จจริงที่ว่าความแข็งแรงของพันธะระหว่างโลหะกับออกซิเจนแตกต่างจากความแข็งแรงของพันธะระหว่างออกซิเจนกับไฮโดรเจนเล็กน้อย ดังนั้นเมื่อเบริลเลียมไฮดรอกไซด์ทำปฏิกิริยากับกรดไฮโดรคลอริกจะได้เบริลเลียมคลอไรด์
เป็น(OH) 2 + HCl = BeCl 2 + 2H 2 O,
และเมื่อทำปฏิกิริยากับโซเดียมไฮดรอกไซด์ - โซเดียมเบริลเลต
เป็น(OH) 2 + 2NaOH = นา 2 BeO 2 + 2H 2 O
เกลือสามารถนิยามได้ว่าเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่แยกตัวออกจากสารละลายเพื่อสร้างแคตไอออนนอกเหนือจากไฮโดรเจนแคตไอออนและแอนไอออนอื่นที่ไม่ใช่ไฮดรอกไซด์ไอออน
เกลือปานกลาง, ได้โดยการแทนที่ไฮโดรเจนไอออนของกรดที่สอดคล้องกันอย่างสมบูรณ์ด้วยไอออนบวกของโลหะ (หรือ NH + 4) แยกตัวออกจาก Na 2 SO 4 « 2Na + + SO 2- 4 อย่างสมบูรณ์
เกลือของกรดแยกออกจากกันทีละขั้นตอน
1 สเตจ NaHSO 4 « Na + + HSO - 4 ,
สสส.ระยะที่ 2 - 4 « H + + SO 2- 4 .
ระดับการแยกตัวในขั้นตอนที่ 1 นั้นมากกว่าในขั้นตอนที่ 2 และยิ่งกรดอ่อนลง ระดับการแยกตัวในขั้นตอนที่ 2 ก็จะยิ่งต่ำลง
เกลือพื้นฐานได้จากการแทนที่ไฮดรอกไซด์ไอออนด้วยกรดที่ไม่สมบูรณ์และแยกตัวออกเป็นระยะ:
ขั้นตอนที่ 1 (CuОH) 2 SO 4 « 2 CuОH + + SO 2- 4,
ด่าน 2 CuОH + « Cu 2+ + OH - .
เกลือพื้นฐานของเบสอ่อนจะแยกตัวออกจากกันในขั้นตอนที่ 1 เป็นหลัก
เกลือเชิงซ้อนประกอบด้วยไอออนเชิงซ้อนเชิงซ้อนซึ่งคงความเสถียรเมื่อละลาย แยกตัวออกเป็นไอออนเชิงซ้อนและไอออนทรงกลมด้านนอก
เค 3 « 3K + + 3 - ,
ดังนั้น 4 « 2+ + ดังนั้น 2 - 4 .
ที่ใจกลางของไอออนเชิงซ้อนคืออะตอมเชิงซ้อน บทบาทนี้มักจะดำเนินการโดยไอออนของโลหะ โมเลกุลหรือไอออนของขั้วและบางครั้งทั้งสองอย่างอยู่ด้วยกันนั้นตั้งอยู่ใกล้กับสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อน แกนด์สารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนร่วมกับลิแกนด์จะประกอบเป็นทรงกลมด้านในของสารเชิงซ้อน ไอออนที่อยู่ไกลจากสารก่อให้เกิดสารเชิงซ้อนซึ่งมีการเกาะติดแน่นน้อยกว่าจะอยู่ในสภาพแวดล้อมภายนอกของสารประกอบเชิงซ้อน ทรงกลมด้านในมักจะอยู่ในวงเล็บเหลี่ยม ตัวเลขที่ระบุจำนวนลิแกนด์ในทรงกลมชั้นในเรียกว่า การประสานงาน- พันธะเคมีระหว่างไอออนเชิงซ้อนและเชิงซ้อนจะแตกหักได้ง่ายในระหว่างกระบวนการแยกตัวด้วยไฟฟ้า พันธะที่ทำให้เกิดไอออนเชิงซ้อนเรียกว่าพันธะระหว่างผู้บริจาคและผู้รับ
ไอออนทรงกลมชั้นนอกจะถูกแยกออกจากไอออนเชิงซ้อนอย่างง่ายดาย การแยกตัวนี้เรียกว่าปฐมภูมิ การสลายตัวแบบพลิกกลับได้ของทรงกลมชั้นในนั้นยากกว่ามากและเรียกว่าการแยกตัวออกขั้นทุติยภูมิ
Cl « + + Cl - - การแยกตัวหลัก
+ « Ag + +2 NH 3 - การแยกตัวออกรอง
การแยกตัวแบบทุติยภูมิ เช่น การแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์แบบอ่อน มีลักษณะเฉพาะคือค่าคงที่ความไม่แน่นอน
เค รัง. = × 2 / [ + ] = 6.8 × 10 -8 .
ค่าคงที่ความไม่เสถียร (K inst.) ของอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ เป็นการวัดความเสถียรของสารเชิงซ้อน รังเคน้อย ยิ่งมีความซับซ้อนมากขึ้นเท่านั้น
ดังนั้นในบรรดาสารประกอบที่คล้ายกัน:
- | + | + | + |
K รัง = 1.3×10 -3 | K รัง =6.8×10 -8 | K รัง =1×10 -13 | K รัง =1×10 -21 |
ความเสถียรของคอมเพล็กซ์เพิ่มขึ้นเมื่อเปลี่ยนจาก - เป็น +
ค่าคงที่ความไม่แน่นอนมีระบุไว้ในหนังสืออ้างอิงทางเคมี การใช้ค่าเหล่านี้ทำให้สามารถทำนายปฏิกิริยาระหว่างสารประกอบเชิงซ้อนได้ โดยมีค่าคงที่ความไม่เสถียรที่แตกต่างกันอย่างมาก ปฏิกิริยาจะไปสู่การก่อตัวของสารเชิงซ้อนที่มีค่าคงที่ความไม่เสถียรต่ำกว่า
เรียกว่าเกลือเชิงซ้อนที่มีไอออนเชิงซ้อนที่มีความเสถียรต่ำ เกลือสองเท่า- เกลือคู่ต่างจากเกลือเชิงซ้อน โดยจะแยกตัวออกเป็นไอออนทั้งหมดที่รวมอยู่ในองค์ประกอบ ตัวอย่างเช่น:
Kอัล(SO 4) 2 « K + + อัล 3+ + 2SO 2- 4,
NH 4 เฟ(SO 4) 2 « NH 4 + + เฟ 3+ + 2SO 2- 4
โซลูชั่น
ทฤษฎีการแยกตัวด้วยไฟฟ้า
การแยกตัวด้วยไฟฟ้า
อิเล็กโทรไลต์และไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์
ทฤษฎีการแยกตัวด้วยไฟฟ้า
(เอส. อาร์เรเนียส, 1887)
1. เมื่อละลายในน้ำ (หรือละลาย) อิเล็กโทรไลต์จะแตกตัวเป็นไอออนที่มีประจุบวกและประจุลบ (ขึ้นอยู่กับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์)
2. ภายใต้อิทธิพลของกระแสไฟฟ้า แคตไอออน (+) จะเคลื่อนที่ไปทางแคโทด (-) และแอนไอออน (-) จะเคลื่อนไปทางแอโนด (+)
3. การแยกตัวด้วยไฟฟ้าเป็นกระบวนการที่สามารถย้อนกลับได้ (ปฏิกิริยาย้อนกลับเรียกว่าโมลาไรเซชัน)
4. ระดับการแยกตัวด้วยไฟฟ้า (ก ) ขึ้นอยู่กับลักษณะของอิเล็กโทรไลต์และตัวทำละลาย อุณหภูมิและความเข้มข้น แสดงอัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลที่แตกออกเป็นไอออน ( n ) กับจำนวนโมเลกุลทั้งหมดที่ใส่เข้าไปในสารละลาย (ญ)
ก = n / N 0< a <1
กลไกการแยกตัวด้วยไฟฟ้าของสารไอออนิก
เมื่อละลายสารประกอบด้วยพันธะไอออนิก (เช่น NaCl ) กระบวนการให้ความชุ่มชื้นเริ่มต้นด้วยการวางแนวของไดโพลน้ำรอบๆ ส่วนที่ยื่นออกมาและผิวหน้าของผลึกเกลือ
โมเลกุลของน้ำที่เรียงตัวอยู่รอบๆ ไอออนของโครงตาข่ายคริสตัลจะก่อให้เกิดพันธะไฮโดรเจนหรือพันธะระหว่างผู้บริจาคกับพวกมัน กระบวนการนี้ปล่อยพลังงานจำนวนมาก ซึ่งเรียกว่าพลังงานความชุ่มชื้น
พลังงานแห่งความชุ่มชื้นซึ่งมีขนาดเทียบได้กับพลังงานของโครงตาข่ายคริสตัลนั้นถูกใช้เพื่อทำลายโครงตาข่ายคริสตัล ในกรณีนี้ ไอออนไฮเดรตจะผ่านชั้นทีละชั้นเข้าไปในตัวทำละลาย และเมื่อผสมกับโมเลกุลของมันจะเกิดเป็นสารละลาย
กลไกการแยกตัวด้วยไฟฟ้าของสารมีขั้ว
สารที่มีโมเลกุลเกิดขึ้นตามประเภทของพันธะโควาเลนต์เชิงขั้ว (โมเลกุลเชิงขั้ว) จะแยกตัวออกในทำนองเดียวกัน รอบโมเลกุลขั้วโลกแต่ละโมเลกุลของสสาร (เช่น HCl ) ไดโพลน้ำจะถูกวางตัวในลักษณะใดลักษณะหนึ่ง อันเป็นผลมาจากอันตรกิริยากับไดโพลของน้ำ โมเลกุลของขั้วจะมีขั้วมากขึ้นและกลายเป็นโมเลกุลไอออนิก จากนั้นไอออนไฮเดรตอิสระจึงเกิดขึ้นได้ง่าย
อิเล็กโทรไลต์และไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์
การแยกตัวของสารด้วยไฟฟ้าซึ่งเกิดขึ้นพร้อมกับการก่อตัวของไอออนอิสระ อธิบายการนำไฟฟ้าของสารละลาย
กระบวนการแยกตัวด้วยไฟฟ้ามักจะเขียนในรูปแบบของแผนภาพโดยไม่เปิดเผยกลไกและละเว้นตัวทำละลาย (น้ำ ) แม้ว่าเขาจะเป็นผู้เข้าร่วมหลักก็ตาม
CaCl 2 « Ca 2+ + 2Cl -
Kอัล(SO 4) 2 « K + + อัล 3+ + 2SO 4 2-
HNO 3 « H + + NO 3 -
บา(OH) 2 « บา 2+ + 2OH -
จากความเป็นกลางทางไฟฟ้าของโมเลกุล ประจุบวกของแคตไอออนและแอนไอออนทั้งหมดควรเท่ากับศูนย์
ตัวอย่างเช่นสำหรับ
อัล 2 (SO 4) 3 ––2 (+3) + 3 (-2) = +6 - 6 = 0
KCr(SO 4) 2 ––1 (+1) + 3 (+3) + 2 (-2) = +1 + 3 - 4 = 0
อิเล็กโทรไลต์ที่แข็งแกร่ง
เหล่านี้เป็นสารที่เมื่อละลายในน้ำจะสลายตัวเป็นไอออนเกือบทั้งหมด ตามกฎแล้ว อิเล็กโทรไลต์เข้มข้นประกอบด้วยสารที่มีพันธะไอออนิกหรือพันธะขั้วสูง: เกลือที่ละลายน้ำได้สูงทั้งหมด กรดแก่ ( HCl, HBr, HI, HClO4, H2SO4, HNO3 ) และฐานที่แข็งแกร่ง ( LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, Ba (OH) 2, ซีเนียร์ (OH) 2, Ca (OH) 2)
ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์เข้มข้น ตัวถูกละลายส่วนใหญ่จะอยู่ในรูปของไอออน (แคตไอออนและแอนไอออน) โมเลกุลที่ไม่แยกออกจากกันนั้นไม่มีอยู่จริง
อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ
สารที่แยกตัวออกเป็นไอออนบางส่วน สารละลายของอิเล็กโทรไลต์อ่อนประกอบด้วยโมเลกุลที่ไม่แยกออกจากกันพร้อมกับไอออน อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอไม่สามารถสร้างไอออนที่มีความเข้มข้นสูงในสารละลายได้
อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ ได้แก่ :
1) กรดอินทรีย์เกือบทั้งหมด ( CH 3 COOH, C 2 H 5 COOH ฯลฯ );
2) กรดอนินทรีย์บางชนิด ( H 2 CO 3, H 2 S ฯลฯ );
3) เกลือ เบส และแอมโมเนียมไฮดรอกไซด์เกือบทั้งหมดที่ละลายน้ำได้เล็กน้อย(Ca 3 (PO 4) 2; Cu (OH) 2; อัล (OH) 3; NH 4 OH);
4) น้ำ
พวกเขานำไฟฟ้าได้ไม่ดี (หรือแทบจะไม่เลย)
СH 3 COOH « CH 3 COO - + H +
Cu(OH) 2 «[CuOH] + + OH - (ระยะแรก)
[CuOH] + « Cu 2+ + OH - (ระยะที่สอง)
H 2 CO 3 « H + + HCO - (ระยะแรก)
HCO 3 - « H + + CO 3 2- (ระยะที่สอง)
ไม่ใช่อิเล็กโทรไลต์
สารที่มีสารละลายและละลายในน้ำไม่นำกระแสไฟฟ้า ประกอบด้วยพันธะโควาเลนต์ที่ไม่มีขั้วหรือพันธะที่มีขั้วต่ำซึ่งไม่แตกตัวเป็นไอออน
ก๊าซ ของแข็ง (อโลหะ) และสารประกอบอินทรีย์ (ซูโครส น้ำมันเบนซิน แอลกอฮอล์) ไม่นำกระแสไฟฟ้า
ระดับของการแยกตัวออกจากกัน ค่าคงที่การแยกตัว
ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายขึ้นอยู่กับว่าอิเล็กโทรไลต์ที่กำหนดแยกตัวออกเป็นไอออนได้อย่างสมบูรณ์เพียงใด ในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์แรงซึ่งการแยกตัวออกถือว่าสมบูรณ์สามารถกำหนดความเข้มข้นของไอออนได้อย่างง่ายดายจากความเข้มข้น (ค) และองค์ประกอบของโมเลกุลอิเล็กโทรไลต์ (ดัชนีปริมาณสัมพันธ์)ตัวอย่างเช่น :
ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายของอิเล็กโทรไลต์อ่อนนั้นมีลักษณะเชิงคุณภาพด้วยระดับและค่าคงที่การแยกตัว
ระดับความแตกแยก (ก) - อัตราส่วนของจำนวนโมเลกุลที่สลายตัวเป็นไอออน ( n ) ถึงจำนวนโมเลกุลที่ละลายทั้งหมด (ยังไม่มีข้อความ):
ก=ไม่มี/ไม่มี
และแสดงเป็นเศษส่วนของหน่วยหรือเป็น % (ก = 0.3 – ขีดจำกัดทั่วไปของการแบ่งเป็นอิเล็กโทรไลต์แรงและอิเล็กโทรไลต์อ่อน)
ตัวอย่าง
กำหนดความเข้มข้นโมลาร์ของแคตไอออนและแอนไอออนในสารละลาย 0.01 โมลาร์ KBr, NH 4 OH, Ba (OH) 2, H 2 SO 4 และ CH 3 COOH
ระดับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์อ่อนก = 0.3
สารละลาย
KBr, Ba(OH)2 และ H2SO4 - อิเล็กโทรไลต์แรงที่แยกตัวออกอย่างสมบูรณ์(ก = 1)
KBr « K + + Br -
0.01 ม
บา(OH) 2 « บา 2+ + 2OH -
0.01 ม
0.02 ม
ชม 2 ดังนั้น 4 « 2H + + ดังนั้น 4
0.02 ม
[ เอส 4 2- ] = 0.01 ม
NH 4 OH และ CH 3 COOH – อิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอ(ก = 0.3)
NH 4 โอ้ + 4 + โอ้ -
0.3 0.01 = 0.003 ม
CH 3 COOH « CH 3 COO - + H +
[H + ] = [ CH 3 COO - ] = 0.3 0.01 = 0.003 M
ระดับการแยกตัวขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อน เมื่อเจือจางด้วยน้ำ ระดับการแยกตัวออกจะเพิ่มขึ้นเสมอเพราะว่า จำนวนโมเลกุลของตัวทำละลายเพิ่มขึ้น (น้ำ ) ต่อโมเลกุลของตัวถูกละลาย ตามหลักการของ Le Chatelier ความสมดุลของการแยกตัวด้วยไฟฟ้าในกรณีนี้ควรเปลี่ยนไปในทิศทางของการก่อตัวของผลิตภัณฑ์ เช่น ไอออนไฮเดรต
ระดับการแยกตัวด้วยไฟฟ้าขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของสารละลาย โดยทั่วไปเมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ระดับของการแยกตัวออกจะเพิ่มขึ้นเนื่องจาก พันธะในโมเลกุลถูกกระตุ้น พวกมันจะเคลื่อนที่ได้มากขึ้นและแตกตัวเป็นไอออนได้ง่ายขึ้น ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายอิเล็กโทรไลต์อ่อนสามารถคำนวณได้โดยการทราบระดับการแยกตัวกและความเข้มข้นเริ่มต้นของสารคในสารละลาย
ตัวอย่าง
กำหนดความเข้มข้นของโมเลกุลและไอออนที่ไม่แยกออกจากกันในสารละลาย 0.1 โมลาร์ NH4OH ถ้าระดับความแตกแยกคือ 0.01
สารละลาย
ความเข้มข้นของโมเลกุล NH4OH ซึ่ง ณ ขณะสมดุลจะสลายตัวเป็นไอออนจะเท่ากับกค- ความเข้มข้นของไอออน NH 4 - และ OH - - จะเท่ากับความเข้มข้นของโมเลกุลที่แยกตัวออกและเท่ากันกค(ตามสมการการแยกตัวด้วยไฟฟ้า)
NH4OH |
NH4+ |
โอ้- |
||
ค - เอค |
ก c = 0.01 0.1 = 0.001 โมล/ลิตร
[NH 4 OH] = ค - เอซี = 0.1 – 0.001 = 0.099 โมล/ลิตร
ค่าคงที่การแยกตัว (เค ดี ) คืออัตราส่วนของผลิตภัณฑ์ของความเข้มข้นของไอออนสมดุลต่อกำลังของสัมประสิทธิ์ปริมาณสัมพันธ์สัมพันธ์กับความเข้มข้นของโมเลกุลที่ไม่แยกออกจากกัน
เป็นค่าคงที่สมดุลของกระบวนการแยกตัวด้วยไฟฟ้า แสดงถึงความสามารถของสารที่จะสลายตัวเป็นไอออน: ยิ่งสูงเท่าไรเค ดี ความเข้มข้นของไอออนในสารละลายก็จะยิ่งมากขึ้น
การแยกตัวของกรดโพลีเบสิกอ่อนหรือเบสโพลีแอซิดเกิดขึ้นเป็นขั้นตอน ดังนั้น แต่ละขั้นตอนจึงมีค่าคงที่การแยกตัวของตัวเอง:
ขั้นแรก:
ช 3 ปอ 4 « เอช + + เอช 2 ปอ 4 -
K D 1 = () / = 7.1 10 -3
ขั้นตอนที่สอง:
ชม 2 PO 4 - « H + + HPO 4 2-
K D 2 = () / = 6.2 10 -8
ขั้นตอนที่สาม:
HPO 4 2- « H + + PO 4 3-
K D 3 = () / = 5.0 10 -13
เค ดี 1 > เค ดี 2 > เค ดี 3
ตัวอย่าง
หาสมการที่เกี่ยวข้องกับระดับการแยกตัวของอิเล็กโทรไลต์ของอิเล็กโทรไลต์อ่อน (ก ) ที่มีค่าคงที่การแยกตัว (กฎการเจือจางของออสต์วาลด์) สำหรับกรดโมโนโพรติกชนิดอ่อนบน.
ฮ่า « H + + A +
เค ดี = () /
หากแสดงความเข้มข้นรวมของอิเล็กโทรไลต์อ่อนคแล้วความเข้มข้นของความสมดุล H + และ A - เท่ากัน กคและความเข้มข้นของโมเลกุลที่ไม่แยกออกจากกันเปิด - (ค - ก) = ค (1 - ก)
K D = (ก ค ก ค) / ค(1 - ก ) = ก 2 ค / (1 - ก )
ในกรณีของอิเล็กโทรไลต์อ่อนมาก (เป็น 0.01 ปอนด์)
K D = c a 2 หรือ a = \ é (K D / c )
ตัวอย่าง
คำนวณระดับการแยกตัวของกรดอะซิติกและความเข้มข้นของไอออน H + ในสารละลาย 0.1 M ถ้า K D (CH 3 COOH) = 1.85 10 -5
สารละลาย
ลองใช้กฎการเจือจางของออสต์วาลด์กันดีกว่า
\é (KD / c ) = \é((1.85 10 -5) / 0.1 )) = 0.0136 หรือ a = 1.36%
[H+] = ac = 0.0136 0.1 โมล/ลิตร
ผลิตภัณฑ์ละลายน้ำ
คำนิยาม
ใส่เกลือที่ละลายได้เล็กน้อยลงในบีกเกอร์ตัวอย่างเช่น AgCl และเติมน้ำกลั่นลงในตะกอน ในกรณีนี้คือไอออน Ag+ และ Cl- สัมผัสแรงดึงดูดจากไดโพลน้ำที่อยู่รอบๆ ค่อยๆ แตกตัวออกจากผลึกและเข้าสู่สารละลาย ชนกันในสารละลายไอออน Ag+ และ Cl- ก่อตัวเป็นโมเลกุล AgCl และสะสมอยู่บนพื้นผิวของคริสตัล ดังนั้นกระบวนการสองกระบวนการที่ตรงกันข้ามกันจึงเกิดขึ้นในระบบซึ่งนำไปสู่ความสมดุลแบบไดนามิกเมื่อไอออนจำนวนเท่ากันผ่านเข้าไปในสารละลายต่อหน่วยเวลา Ag+ และ Cl- ,ฝากไว้กี่ตัว. การสะสมของไอออน Ag+ และ Cl- หยุดอยู่ในสารละลายปรากฎว่า สารละลายอิ่มตัว- ดังนั้น เราจะพิจารณาระบบที่มีการตกตะกอนของเกลือที่ละลายได้น้อยเมื่อสัมผัสกับสารละลายอิ่มตัวของเกลือนี้ ในกรณีนี้ มีกระบวนการสองกระบวนการที่ตรงกันข้ามกันเกิดขึ้น:
1) การเปลี่ยนไอออนจากตะกอนเป็นสารละลาย อัตราของกระบวนการนี้ถือว่าคงที่ที่อุณหภูมิคงที่:วี 1 = เค 1 ;
2) การตกตะกอนของไอออนจากสารละลาย ความเร็วของกระบวนการนี้วี 2 ขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไอออน Ag + และ Cl - ตามกฎแห่งการกระทำมวลชน:
วี 2 = เค 2
เนื่องจากระบบนี้อยู่ในสภาวะสมดุลแล้ว
วี 1 = วี 2
เค 2 = เค 1
K 2 / k 1 = const (ที่ T = const)
ดังนั้น, ผลคูณของความเข้มข้นของไอออนในสารละลายอิ่มตัวของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลายได้น้อยที่อุณหภูมิคงที่จะคงที่ ขนาด- ปริมาณนี้เรียกว่าผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้(ประชาสัมพันธ์)
ในตัวอย่างที่ให้มา ประชาสัมพันธ์ AgCl = [Ag + ] [Cl - ] - ในกรณีที่อิเล็กโทรไลต์มีไอออนที่เหมือนกันตั้งแต่สองตัวขึ้นไป ความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้จะต้องเพิ่มขึ้นให้มีกำลังที่เหมาะสมเมื่อคำนวณผลคูณของความสามารถในการละลาย
ตัวอย่างเช่น PR Ag 2 S = 2; พีอาร์ PbI 2 = 2
โดยทั่วไป การแสดงออกของผลคูณความสามารถในการละลายของอิเล็กโทรไลต์คือเอม บี เอ็น
PR A ม Bn = [A] ม. [B] n .
ค่าของผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้จะแตกต่างกันไปตามสารต่างๆ
ตัวอย่างเช่น PR CaCO 3 = 4.8 · 10 -9; พีอาร์ AgCl = 1.56 · 10 -10
ประชาสัมพันธ์ คำนวณง่าย รู้ราค ความสามารถในการละลายของสารประกอบ ณ ค่าที่กำหนดที°
ตัวอย่างที่ 1
ความสามารถในการละลายของ CaCO 3 คือ 0.0069 หรือ 6.9 10 -3 ก./ล. ค้นหา PR ของ CaCO 3
สารละลาย
แสดงความสามารถในการละลายเป็นโมล:
S CaCO 3 = ( 6,9 10 -3 ) / 100,09 = 6.9 10 -5 โมล/ลิตร
เอ็มซีซีโอ3
เนื่องจากทุกอณู CaCO3 ให้ไอออนหนึ่งตัวเมื่อละลาย Ca 2+ และ CO 3 2- แล้ว
[Ca 2+ ] = [ CO 3 2- ] = 6.9 · 10 -5 โมล/ลิตร ,
เพราะฉะนั้น, PR CaCO 3 = [Ca 2+ ] [CO 3 2- ] = 6.9 10 –5 6.9 10 -5 = 4.8 10 -9
รู้คุณค่าการประชาสัมพันธ์ ในทางกลับกัน คุณสามารถคำนวณความสามารถในการละลายของสารในหน่วยโมล/ลิตร หรือกรัม/ลิตรได้
ตัวอย่างที่ 2
ผลิตภัณฑ์ละลายน้ำ PR PbSO 4 = 2.2 · 10 -8 กรัม/ลิตร
ความสามารถในการละลายคืออะไร? PbSO4 ?
สารละลาย
เรามาแสดงถึงความสามารถในการละลาย PbSO 4 ผ่าน X นางสาว. เข้าไปแก้ไขแล้ว X โมลของ PbSO 4 จะให้ X Pb 2+ และ X ไอออน ไอออนดังนั้น 4 2- , เช่น.:
= = เอ็กซ์
ประชาสัมพันธ์PbSO 4 = = = X X = X 2
เอ็กซ์ =\ é(ประชาสัมพันธ์PbSO 4 ) = \ é(2,2 10 -8 ) = 1,5 10 -4 นางสาว.
หากต้องการทราบความสามารถในการละลายที่แสดงเป็น g/l เราจะคูณค่าที่พบด้วยน้ำหนักโมเลกุล หลังจากนั้นเราจะได้:
1,5 10 -4 303,2 = 4,5 10 -2 กรัม/ลิตร.
การก่อตัวของฝน
ถ้า
[ อจ + ] [ Cl - ] < ПР AgCl- สารละลายไม่อิ่มตัว
[ อจ + ] [ Cl - ] = ประชาสัมพันธ์AgCl- สารละลายอิ่มตัว
[ อจ + ] [ Cl - ] > ประชาสัมพันธ์AgCl- สารละลายอิ่มตัวยวดยิ่ง
การตกตะกอนเกิดขึ้นเมื่อผลคูณของความเข้มข้นของไอออนของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลายได้ต่ำเกินค่าของผลิตภัณฑ์ที่สามารถละลายได้ที่อุณหภูมิที่กำหนด เมื่อผลคูณไอออนิกมีค่าเท่ากับประชาสัมพันธ์,ฝนหยุดแล้ว. เมื่อทราบปริมาตรและความเข้มข้นของสารละลายที่ผสมแล้ว สามารถคำนวณได้ว่าการตกตะกอนของเกลือที่เกิดขึ้นจะตกตะกอนหรือไม่
ตัวอย่างที่ 3
เกิดการตกตะกอนเมื่อผสมปริมาตรเท่ากัน 0.2มโซลูชั่นป.ล(เลขที่ 3
)
2
และโซเดียมคลอไรด์.
ประชาสัมพันธ์PbCl 2
= 2,4 10
-4
.
สารละลาย
เมื่อผสมกัน ปริมาตรของสารละลายจะเพิ่มขึ้นสองเท่าและความเข้มข้นของสารแต่ละชนิดจะลดลงครึ่งหนึ่ง กล่าวคือ จะกลายเป็น 0.1ม หรือ 1.0 10 -1 นางสาว. เหล่านี้คือ ก็จะมีความเข้มข้นป.ล 2+ และCl - - เพราะฉะนั้น,[ ป.ล 2+ ] [ Cl - ] 2 = 1 10 -1 (1 10 -1 ) 2 = 1 10 -3 - ค่าผลลัพธ์เกินประชาสัมพันธ์PbCl 2 (2,4 10 -4 ) - จึงเป็นส่วนหนึ่งของเกลือPbCl 2 ตกตะกอน จากที่กล่าวมาทั้งหมดเราสามารถสรุปเกี่ยวกับอิทธิพลของปัจจัยต่าง ๆ ที่มีต่อการก่อตัวของฝนได้
ผลของความเข้มข้นของสารละลาย
อิเล็กโทรไลต์ที่ละลายได้น้อยซึ่งมีค่ามากเพียงพอประชาสัมพันธ์ไม่สามารถตกตะกอนจากสารละลายเจือจางได้ตัวอย่างเช่น,ตะกอนPbCl 2 จะไม่หลุดออกมาเมื่อผสมปริมาตรเท่ากัน 0.1มโซลูชั่นป.ล(เลขที่ 3 ) 2 และโซเดียมคลอไรด์- เมื่อผสมในปริมาณเท่ากัน ความเข้มข้นของสารแต่ละชนิดจะกลายเป็น0,1 / 2 = 0,05 มหรือ 5 10 -2 นางสาว- ผลิตภัณฑ์ไอออนิก[ ป.ล 2+ ] [ Cl 1- ] 2 = 5 10 -2 (5 10 -2 ) 2 = 12,5 10 -5 .ค่าผลลัพธ์ที่ได้จะน้อยลงประชาสัมพันธ์PbCl 2 จึงไม่เกิดการตกตะกอน
อิทธิพลของปริมาณน้ำฝน
เพื่อการตกตะกอนที่สมบูรณ์ที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้ จึงมีการใช้ปริมาณตะกอนที่มากเกินไป
ตัวอย่างเช่น, ตกตะกอนเกลือบาซีโอ 3 : บริติชแอร์เวย์ 2 + นา 2 บจก 3 ® บาซีโอ 3 ¯ + 2 โซเดียมคลอไรด์. หลังจากเพิ่มจำนวนที่เท่ากันแล้วนา 2 บจก 3 ไอออนยังคงอยู่ในสารละลายบ 2+ ความเข้มข้นที่กำหนดโดยค่าประชาสัมพันธ์.
เพิ่มความเข้มข้นของไอออนบจก 3 2- เกิดจากการเติมตะกอนส่วนเกิน(นา 2 บจก 3 ) จะทำให้ความเข้มข้นของไอออนลดลงตามไปด้วยบ 2+ ในสารละลายเช่น จะเพิ่มความสมบูรณ์ของการตกตะกอนของไอออนนี้
อิทธิพลของไอออนชนิดเดียวกัน
ความสามารถในการละลายของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลายได้น้อยจะลดลงเมื่อมีอิเล็กโทรไลต์ชนิดเข้มข้นอื่นๆ ที่มีไอออนชื่อเดียวกัน หากเป็นสารละลายไม่อิ่มตัวบาโซ 4 เติมสารละลายทีละน้อยนา 2 ดังนั้น 4 จากนั้นจึงเกิดผลิตภัณฑ์ไอออนิก ซึ่งเมื่อแรกเริ่มมีขนาดเล็กลง ประชาสัมพันธ์บาโซ 4 (1,1 10 -10 ) ,จะค่อยๆถึงประชาสัมพันธ์และจะเกินมันไป ฝนจะเริ่มก่อตัว
ผลกระทบของอุณหภูมิ
ประชาสัมพันธ์เป็นค่าคงที่ที่อุณหภูมิคงที่ ด้วยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้น ประชาสัมพันธ์เพิ่มขึ้น ดังนั้นการตกตะกอนจึงทำได้ดีที่สุดจากสารละลายที่เย็นลง
การละลายของตะกอน
กฎผลิตภัณฑ์ความสามารถในการละลายมีความสำคัญในการแปลงตะกอนที่ละลายได้ต่ำให้เป็นสารละลาย สมมติว่าเราต้องละลายตะกอนบกับโอ 3
- สารละลายที่สัมผัสกับตะกอนนี้ค่อนข้างอิ่มตัวบกับโอ 3
.
นี่หมายความว่า[
บ 2+
] [
บจก 3
2-
] = ประชาสัมพันธ์บาซีโอ 3
.
หากคุณเติมกรดลงในสารละลายไอออนชม + จะจับไอออนที่มีอยู่ในสารละลายบจก 3 2- กลายเป็นโมเลกุลของกรดคาร์บอนิกที่เปราะบาง:
2H + + CO 3 2- ® ชม 2 บจก 3 ® ชม 2 โอ+โค 2
ส่งผลให้ความเข้มข้นของไอออนลดลงอย่างรวดเร็วบจก 3 2- ผลิตภัณฑ์ไอออนิกจะมีค่าน้อยกว่าประชาสัมพันธ์บาซีโอ 3 - สารละลายที่ได้จะไม่อิ่มตัวค่อนข้างมากบกับโอ 3 และส่วนหนึ่งของตะกอนบกับโอ 3 จะเข้าสู่การแก้ปัญหา โดยการเติมกรดให้เพียงพอ ตะกอนทั้งหมดก็จะสามารถนำเข้าสู่สารละลายได้ ด้วยเหตุนี้ การละลายของตะกอนจึงเริ่มต้นขึ้นเมื่อด้วยเหตุผลบางประการ ผลิตภัณฑ์ไอออนิกของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลายได้ต่ำจะมีค่าน้อยกว่าประชาสัมพันธ์- ในการละลายตะกอนนั้น จะมีการใส่อิเล็กโทรไลต์เข้าไปในสารละลาย ซึ่งไอออนของสารนั้นสามารถสร้างสารประกอบที่แยกตัวออกจากกันเล็กน้อยกับไอออนตัวใดตัวหนึ่งของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลายได้น้อย สิ่งนี้จะอธิบายการละลายของไฮดรอกไซด์ที่ละลายได้น้อยในกรด
เฟ(OH) 3 +3HCl® FeCl 3 + 3 ชม 2 โอ
ไอออนโอ้ - จับกันเป็นโมเลกุลที่แยกตัวออกจากกันเล็กน้อยชม 2 โอ.
โต๊ะ.ผลิตภัณฑ์ความสามารถในการละลาย (SP) และความสามารถในการละลายที่ 25AgCl
1,25 10 -5
1,56 10 -10
เอจีไอ
1,23 10 -8
1,5 10 -16
อจ 2 CrO4
1,0 10 -4
4,05 10 -12
BaSO4
7,94 10 -7
6,3 10 -13
CaCO3
6,9 10 -5
4,8 10 -9
PbCl 2
1,02 10 -2
1,7 10 -5
PbSO 4
1,5 10 -4
2,2 10 -8