Физические основы общей химии. Балданова Д.М - 36 стр.

     Тогда                                                                                                                 4.3. Ионное произведение воды
                                                                             a +в
              a ⋅ в ⋅ (C 0 ⋅ α )
               a    в                 a+в
                                                          a ⋅ в ⋅ C0
                                                           a         в
                                                                                    ⋅α   a+в
       Kд =                                      =                                             =                  Судя по электропроводности воды, она хотя и весьма не-
                      C0                                          C0                                        значительно, но все же диссоциирует на ионы:
                                                      ⋅α a+в .                                      (4.3)
                                           a + в −1
                        = a a ⋅ в в ⋅ C0                                                                                         2H 2 O ↔ H 3 O + OH − .
      Таким образом, для слабых электролитов при α→0 получа-                                                      Присутствие в воде ионов гидроксония и гидроксида при-
ем следующее выражение для константы диссоциации:                                                           дает ей специфические свойства: вода может выполнять функции
                                                          a + в −1
                 K д = a a ⋅ в в ⋅ C0  ⋅ α a+в .                                                    (4.4)   слабой кислоты и слабого основания, т.е. является самым типич-
     Выразим отсюда α:                                                                                      ным амфотерным электролитом. Для простоты вместо иона гид-
                                                                                                            роксония будем писать негидратированный ион водорода Н+, тем
                                   K                                                                        более что это не отразится на выводах. Итак, уравнение диссо-
                 α = a + в a в д a + в −1 .                                                         (4.5)
                          a ⋅ в ⋅ C0                                                                        циации воды можно представить в виде:
      Данное выражение (4.5) представляет собой закон разбав-                                                                     H 2 O ↔ H + + OH − .
ления Оствальда для любого произвольного слабого электроли-                                                       Запишем выражение для константы диссоциации данного
та, который гласит: степень диссоциации слабого электролита                                                 процесса:
увеличивается при разбавлении раствора обратно пропорцио-
нально корню квадратному из его молярной концентрации.                                                                     Kд =
                                                                                                                                  [H ] [OH ]
                                                                                                                                      +
                                                                                                                                          p
                                                                                                                                                  −
                                                                                                                                                      p
                                                                                                                                                          =1,86 ⋅ 10 −16 .
      Для бинарных электролитов, диссоциирующих на два иона                                                                           [H 2 O] p
(например, уксусная кислота, гидроксид аммония и др.):                                                           Из значения этой величины видно, что вода является очень
                  CH 3 COOH ↔ CH 3 COO − + H + ,                                                            слабым электролитом. Так как ее степень диссоциации чрезвы-
для которых, а = в =1:                                                                                      чайно мала, то пренебрежимо мала и концентрация распавшихся
                                                                                                            молекул по сравнению с концентрацией недиссоциированных
                                                 Kд
                                 α=                 ,                                              (4.6)    молекул, т.е. С << С0. Тогда как для очень слабого электролита
                                                 C0                                                         константа диссоциации Кд, согласно (4.2а), будет равна:
где Кд – константа диссоциации слабого электролита (справочные                                                                        a a ⋅ в в ⋅ C a+в C 2
величины).                                                                                                                     Kд =                    =    ,
                                                                                                                                             C0          C0
      Данная формула неприемлема для таких слабых электроли-
тов, как фосфорная, угольная, сероводородная кислоты. Как пра-                                                      [    ] [ ]
                                                                                                            где C = OH − = H + ; C 0 – молярная концентрация воды, кото-
вило, в этих случаях предполагают, что кислота преимуществен-                                               рая определяется соотношением:
но диссоциирует по I ступени, а поэтому может быть рассмотрена                                                                        1000
как бинарный электролит. Например,                                                                                            C0 =         = 55,6 моль/л,
                                                                         −                                                             18
                    H 3 PO 4 ↔ H + + H 2 PO 4 ;                                                             где 1000 – масса 1 л воды; 18 – молярная масса воды в г/моль.
                    H 2 CO 3 ↔ H + HCO 3 .            +                  −                                  Тогда получаем следующее выражение:
                                                                                                                                              [           ][ ]
                                                                                                                          K д ⋅ С 0 = С 2 = OH − ⋅ H + = K w .    (4.7)
                                                                                                                 Подстановка в формулу (4.7) величин Кд и C 0 дает
                                             68                                                                                          69