。ㄒ)離解度和離解常數(shù)
一元弱酸弱堿(如HOAc,NH3等)是弱電解質(zhì),在溶液中只能部分離解。離解程度用離解度表示。
離解度是指溶液中已經(jīng)離解的電解質(zhì)的分子數(shù)占電解質(zhì)總分子數(shù)(已離解的和未離解的)的百分?jǐn)?shù)。通常用α表示。
一元弱酸HA存在以下的離解平衡:
平衡濃度為
c(1-α) cα cα其中c為HA的總濃度,α為離解度。
離解常數(shù)KI可表示為
(2-1)
KI在一定溫度下為一常數(shù),不能隨濃度變化而變化。弱酸的離解常數(shù)習(xí)慣上用Ka表示,弱堿的離解常數(shù)用Kb表示。
如果弱電解質(zhì)離解度α很少,則
1-α≈1
這時(shí)式(2-1)為
(2-2)
從式(2-2)可以看出,在一定溫度下,同一弱電解質(zhì)的離解度大約與溶液濃度的平方根成反比,即離解度隨溶液的稀釋而升高。這條說明溶液濃度與離解度關(guān)系的定律,叫做稀釋定律。式(2-2)叫做稀釋定律公式。利用此公式可以進(jìn)行有關(guān)離解試或離解常數(shù)的計(jì)算。
例1在25℃時(shí),已知(1)0.1mol·L-1HOAc的離解度為1.32%;(2)0.2mol·L-1HOAc的離解度為0.93%,求HOAc的離解常數(shù)。
解:(1)
(2)
從例1可以看出,對(duì)不同濃度HOAc溶液,在一定溫度下,所計(jì)算出來(lái)的離解常數(shù)基本是一致的。表2-1是HOAc溶液在25℃時(shí),不同濃度的離解度以及由離解度計(jì)算出來(lái)的離解常數(shù)值。
表2-1 25℃,不同濃度醋酸的離解度和離解常數(shù)
濃度/mol·L-1 | 離解度/% | 離解常數(shù) |
0.001 | 12.4 | 1.76×10-5 |
0.01 | 4.1 | 1.76×10-5 |
0.02 | 2.96 | 1.80×10-5 |
0.1 | 1.32 | 1.76×10-5 |
0.2 | 0.93 | 1.76×10-5 |
利用離解常數(shù)可以計(jì)算一定濃度某弱酸溶液中的H+濃度,或計(jì)算弱堿溶液中的OH-=濃度。
式中HA為弱酸,BOH為弱堿。
在濃度為c的弱酸中,[H+]=cα,即α=[H+]/c,又根據(jù)稀釋定律,, 則
(2-3)
同理,在濃度為c的弱堿溶液中,
(2-4)
根據(jù)式(2-3)和式(2-4),可以計(jì)算一定濃度的弱酸或弱堿的[H+]或[OH-]。
離解常數(shù)的大小用以衡量酸或堿的強(qiáng)弱程度。酸或堿越弱,它們的離解常數(shù)值就越小。一般認(rèn)為KI在10-5至10-9范圍內(nèi)的電解質(zhì)是弱電解質(zhì);KI值小于10-10時(shí)是極弱電解質(zhì)。