Դիսոցման հաստատուն

Դիսոցման հաստատուն, հավասարակշռության հաստատուն, որը բնութագրում է նյութի հակումը դիսոցման, ինչպես կոմպլեքս աղերի դեպքում դիսոցումը մոլեկուլների, իսկ օրինակ աղի դեպքում՝ իոնների։ Դիցոցման հաստատունը հիմնականում նշանակում են K_d, որը ընդունվել է հաստատունների ասոցիացիայում։ Աղերի դեպքում դիսոցման հաստատունը անվանում են իոնական հաստատուն։

Ընդհանուր ռեակցիան տրվում է հետևյալ ձևով՝

${\mathsf {A}}_{x}{\mathsf {B}}_{y}\rightleftharpoons x{\mathsf {A}}+y{\mathsf {B}}$

որտեղ ${\mathsf {A}}_{x}{\mathsf {B}}_{y}$ նյութը դիսոցվում է x գործակցով A նյութի և y գործակցով B նյութի։ Այս դեպքում դիսոցման հաստատունը արտահայտվում է հետևյալ կերպ.

$K_{d}={\frac {[A]^{x}\times [B]^{y}}{[A_{x}B_{y}]}}$

որտեղ [A], [B] և [A_xB_y] համապատասխանաբար A, B և A_xB_y նյութերի կոնցենտրացիաներն են։

Սահմանում

Թույլ էլեկտրոլիտների դեպքում էլեկտրոլիտիկ դիսոցումը, ըստ Արենիուսի թեորեմի դարձելի ռեակցիա է, որը սխեմատիկորեն կարելի է ներկայացնել հետևյալ ձևով. KA↔K⁺+A⁻, որտեղ՝

• KA դիսոցվող նյութն է,
• K⁺ կատիոնը,
• A⁻ անիոնը։

Հավասարակշռության հաստատունը այս դեպքում արտահայտվում է այս հավասարումով.

$K={\frac {\left[K^{+}\right]\left[A^{-}\right]}{\left[KA\right]}}={\rm {const}}=f\left(t\right)$,

(1)

որտեղ՝

• [KA]-ն լուծույթի կոնցենտրացիան է,
• [K⁺]-ը կատիոնների կոնցենտրացիան է լուծույթում,
• [A⁻]-ը անիոնների կոնցենտրացիան է լուծույթում։

Հավասարակշռության հաստատունը կիրառվում է դիցոցման ռեակցիաներում և կոչվում ՝ դիսոցման հաստատուն։

Էլեկտրոլիտների դիսոցումը միավալենտ իոնների

Էլեկտրոլիտի դիսոցումը միավալենտ իոնների հաճախ տեղի է ունենում մի քանի փուլով։

Օրինակ. 1 փուլ. $HOOCCOOH\leftrightarrow H^{+}+OOCCOOH^{-}$

2 փուլ. $OOCCOOH^{-}\leftrightarrow H^{+}+OOCCOO^{2-}$

$K_{I}={\frac {\left[H^{+}\right]\left[OOCCOOH^{-}\right]}{\left[HOOCCOOH\right]}}=5,6\cdot 10^{-2}$

$K_{II}={\frac {\left[H^{+}\right]\left[OOCCOO^{2-}\right]}{\left[OOCCOOH^{-}\right]}}=5,4\cdot 10^{-5}$

Դիսոցման հաստատունի և դիսոցման աստիճանի կապը

КА էլեկտրոլիտի դիսոցման հաստատունի և դիսոցման աստիճանի կապը արտահայտվում է հետևյալ կերպ՝ [A⁻]=[K⁺]=α·c, [KA]=c-α·c=c·(1-α), որտեղ α էլեկտրոլիտի դիսոցման աստիճանն է։ Այդ դեպքում՝

$K={\frac {\left[K^{+}\right]\left[A^{-}\right]}{\left[KA\right]}}={\frac {\alpha \cdot c\cdot \alpha \cdot c}{c\left(1-\alpha \right)}}={\frac {\alpha ^{2}\cdot c}{1-\alpha }}={\rm {const}}$,

(2)

Այս հարաբերությունը անվանում են Օսվալդի նոսրացման կանոն։ Շատ փոքր α-ի (α«1) դեպքում՝ K=cα², որտեղից.

$\alpha ={\sqrt {\frac {K}{c}}}$

Դիսոցման հաստատունը ուժեղ էլեկտրոլիտներում

Ուժեղ էլեկտրոլիտները պրակտիկայում դիսոցվում են ամբողջությամբ, այս պատճառով արտահայտության հայտարարը հավասարվում է զրոյի, որի պատճառով արտահայտությունը ձգտում է անվերջության։ Այս դեպքում ուժեղ էլեկտրոլիտների համար «դիսոցման հաստատուն» արտահայտությունը կորցնում է իր իմաստը։

Հաշվարկների օրինակներ

Ջրի դիսոցումը

Ջուրը հանդիսանում է թույլ էլեկտրոլիտ և նրա դիսոցումը տեղի է ունենում այս հավասարումով.

${\mathsf {H}}_{2}{\mathsf {O}}\rightleftharpoons {\mathsf {H}}^{+}+{\mathsf {OH}}^{-}$

Դիսոցման հաստատունը 25 °C կազմում է՝

$K_{d}={\frac {[{\mathsf {H}}^{+}]\cdot [{\mathsf {OH}}^{-}]}{[{\mathsf {H_{2}O}}]}}=1,83\cdot 10^{-16}:$

Քանի որ ջրային լուծույթների մեծ մասում հանդես է գալիս մոլեկուլային ջուրը, և հաշվի առնելով, որ ջրի մոլային բաժինը 18,0153 գ/մոլ է, խտությունը՝ 25 °C-ում, 997,07 գ/լ է, և մաքուր ջրի կոնցենտրացիան՝ [H₂O]=55,346 մոլ/լ է՝

$[{\mathsf {H}}^{+}]\cdot [{\mathsf {OH}}^{-}]=10^{-14}$

Եթե ջրածնի իոնների և հիդրօքսիլ իոնների կոնցենտրացիաները հավասար են, կարող ենք գրել՝

$\,[{\mathsf {H}}^{+}]=[{\mathsf {OH}}^{-}]=10^{-7}$

Այստեղից կարող ենք գտնել ջրի ջրածնական ցուցիչը.

$\,{\mathsf {pH}}=-{\mathsf {lg}}[{\mathsf {H}}^{+}]=7,0$

Թույլ թթուների դիսոցումը

Եկեք հաշվենք 0,01 Մ ֆտորաջրածնի դիսոցման աստիճանը և pH-ը։ Նրա դիսոցման հաստատունը կլինի՝

$K={\frac {[{\mathsf {H}}^{+}]\cdot [{\mathsf {F}}^{-}]}{[{\mathsf {HF}}]}}=6,61\cdot 10^{-4}$

Հաշվենք դիսոցման աստիճանը α-ի միջոցով։ Քանի որ [H⁺]=[F⁻] =Cα, իսկ [HF]=C(1-α), հետևաբար այս հարաբերությունը տեղադրելով բանաձևի մեջ կստանաք՝

$K={\frac {C^{2}{\alpha }^{2}}{C(1-{\alpha })}}={\frac {C{\alpha }^{2}}{1-{\alpha }}}$

Լուծենք քառակուսային հավասարումը α-ի նկատմամբ.

$\,C{\alpha }^{2}+K{\alpha }-K=0$

${\alpha }={\frac {-K+{\sqrt {K^{2}+4CK}}}{2C}}=0,226$

Այս բանաձևի օգտագործումով ստանում ենք սխալ պատասխան մոտ 15 %-ով։

$\alpha ={\sqrt {\frac {K}{c}}}=0,257$

Արդեն ունենք դիսոցման հաստատունը և դիսոցման աստիճանը, կարող ենք որոշել լուծույթի ջրածնական ցուցիչը.

$\,{\mathsf {pH}}=-{\mathsf {lg}}[{\mathsf {H}}^{+}]=-{\mathsf {lg}}(C\alpha )=-{\mathsf {lg}}\ 0.00226=2,65:$

Տես նաև

• Էլեկտրոլիտային դիսոցում
• Դիսոցման աստիճան
• Հավասարակշռության հաստատուն
• Քիմիական ռեակցիայի արագություն