Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 35 стр.

UptoLike

вать как функцию распределенияосновного понятия статисти-
ческой физики, в том числе и квантовой механики. При этом
c
K
для растворов электролитов есть не что иное, как константа дис-
социации
д
K .
Данный подход позволяет выразить основные понятия рас-
творов электролитов на качественно иной основе, чем традици-
онные методы изложения.
Рассмотрим некоторый произвольный электролит вида
ав
BA (например, для Al
2
(SO
4
)
3
имеет место А – Al
3+
, B – SO
4
2-
и
в=2, а= 3).
Тогда, в рамках формализма химического равновесия и для
наглядности последующих рассуждений, концентрации всех про-
дуктов диссоциации электролита
ав
BA в момент равновесия
можно представить в виде таблицы 3:
Таблица 3. Концентрации электролита и диссоциированной
ее части в результате электролитической диссоциации
Концентрации
+
+
вa
aв
aв BАBA
1. Исходные
[
]
0
0
BA C
ав
=
0 0
2. Превращенные
С
0 0
3. Полученные 0
вС
aC
4. Равновесные
CC
0
вС
aC
В данной таблице
0
C исходная молярная концентрация
электролита;
Смолярная концентрация диссоциированной час-
ти электролита. Согласно определению константы равновесия в
главе 3 для электролита вида
ав
BA ,
[][]
[]
p
aв
a
p
в
в
p
c
K
BA
BA
a +
= . (4.1)
66
Подставим в данное выражение (4.1) равновесные концен-
трации ионов электролита из приведенной выше таблицы, при
этом необходимо учитывать, что для растворов электролитов
константа равновесия
c
K , как это отмечено выше, представляет
собой константу диссоциации
д
K , т.е.
c
K =
д
K .
Тогда
[
]
[
]
[]
()()
CC
aCвС
K
aв
aв
a
p
в
в
p
д
==
+
0
a
BA
BA
;
CC
Cва
K
вавa
д
=
+
0
. (4.2)
для слабых электролитов (
32
COH ,
43
POH , COOHCH
3
и т.д.), в
том числе и труднорастворимых (смотрите таблицу растворимо-
сти), исходная концентрация
0
C и концентрации диссоцииро-
ванных молекул
С подчиняются условию
0
C >> С. Это позволяет
пренебречь значением С в знаменателе формулы (4.2) и получить
основное соотношение для установления ионного произведения
воды
К
w
(для других растворителейконстанты автопротолиза),
произведения растворимости ПР и закона разбавления Оствальда
в виде:
0
C
Cва
K
вавa
д
+
= . (4.2а)
4.2. Закон разбавления Оствальда
Данный закон и его математическая формула служат для
установления концентрации ионов в
растворах слабых электро-
литов.
Введем в выражение (4.2а) для К
д
значение концентрации
диссоциированной части электролита в виде:
α
=
0
CC .
67
вать как функцию распределения – основного понятия статисти-                          Подставим в данное выражение (4.1) равновесные концен-
ческой физики, в том числе и квантовой механики. При этом K c                    трации ионов электролита из приведенной выше таблицы, при
для растворов электролитов есть не что иное, как константа дис-                  этом необходимо учитывать, что для растворов электролитов
социации K д .                                                                   константа равновесия K c , как это отмечено выше, представляет
       Данный подход позволяет выразить основные понятия рас-                    собой константу диссоциации K д , т.е.
творов электролитов на качественно иной основе, чем традици-                                                    Kc = Kд .
онные методы изложения.                                                                Тогда
       Рассмотрим некоторый произвольный электролит вида
A в B а (например, для Al2(SO4)3 имеет место А – Al3+, B – SO42- и
в=2, а= 3).                                                                                     Kд   =
                                                                                                       [A ] [B ]
                                                                                                         a+ в
                                                                                                            p
                                                                                                                 в− a
                                                                                                                    p
                                                                                                                           =
                                                                                                                               (вС )в ⋅ (aC )a   ;
       Тогда, в рамках формализма химического равновесия и для                                           [A в B a ]               C0 − C
наглядности последующих рассуждений, концентрации всех про-                                                     а a в в C а +в
дуктов диссоциации электролита A в B а в момент равновесия                                                Kд =                 .             (4.2)
                                                                                                                 C0 − C
можно представить в виде таблицы 3:
                                                                                 для слабых электролитов ( H 2 CO 3 , H 3 PO 4 , CH 3 COOH и т.д.), в
     Таблица 3. Концентрации электролита и диссоциированной                      том числе и труднорастворимых (смотрите таблицу растворимо-
       ее части в результате электролитической диссоциации                       сти), исходная концентрация C 0 и концентрации диссоцииро-
    Концентрации                                                                 ванных молекул С подчиняются условию C 0 >> С. Это позволяет
                              A в B a ↔ вА a +            + aB в −
                                                                                 пренебречь значением С в знаменателе формулы (4.2) и получить
1. Исходные           [A в B а ]0 = C0            0                  0
                                                                                 основное соотношение для установления ионного произведения
2. Превращенные              С                    0                  0           воды Кw (для других растворителей – константы автопротолиза),
3. Полученные                0                    вС             aC              произведения растворимости ПР и закона разбавления Оствальда
4. Равновесные                                    вС             aC              в виде:
                         C0 − C
                                                                                                               а a в в C а +в
                                                                                                          Kд =                .                      (4.2а)
      В данной таблице C 0 − исходная молярная концентрация                                                         C0
электролита; С – молярная концентрация диссоциированной час-
ти электролита. Согласно определению константы равновесия в                                     4.2. Закон разбавления Оствальда
главе 3 для электролита вида A в B а ,
                                                                                      Данный закон и его математическая формула служат для

                         Kc =
                                 [A ] [B ]
                                   a+ в
                                      p
                                            в− a
                                               p
                                                      .                  (4.1)
                                                                                 установления концентрации ионов в растворах слабых электро-
                                                                                 литов. Введем в выражение (4.2а) для Кд значение концентрации
                                   [A в B a ] p                                  диссоциированной части электролита в виде:
                                                                                                          C = C0 ⋅ α .
                                 66                                                                                   67