КОНСТАНТЫ ДИССОЦИАЦИИ

Закон действующих масс может быть применен к водным растворам кислот. Например, в водном растворе уксусной кислоты устанавливается следующее равновесие:

Константа этого равновесия определяется выражением

Величина называется константой диссоциации кислоты. Ее размерность такая же, как размерность концентрации: Константу диссоциации кислоты можно также выразить с помощью закона разбавления Оствальда:

где с исходная концентрация кислоты, а а - степень диссоциации кислоты. Эту степень диссоциации можно установить, определяя молярные электропроводности раствора с заданной концентрацией, а также бесконечно разбавленного раствора (подробнее об этом см. в гл. 10).

Константа диссоциации кислоты является мерой силы этой кислоты. Для таких кислот, как соляная кислота, которая практически полностью диссоциирована в водном растворе, константа диссоциации имеет очень большую величину. И наоборот, для слабых кислот константа диссоциации КЛ имеет чрезвычайно малые значения. Поэтому для сопоставления относительной силы кислот удобнее пользоваться вместо их констант диссоциации величинами которые определяются следующим

Таблица 8.1. Константы диссоциации кислот и оснований в воде при 25 °С

Таблица 8.2. Константы последовательной диссоциации

выражением:

Для большинства известных кислот величина принимает значения в интервале от 1 до 14. Сильные кислоты имеют низкие значения а слабые кислоты - высокие значения. В табл. 8.1 указаны значения Кл и для некоторых кислот. Многопротонные кислоты, как, например, характеризуются несколькими константами диссоциации. Например, как трехпротонная кислота имеет три константы диссоциации (табл. 8.2). Они называются первой, второй и третьей константами диссоциации и обозначаются соответственно

Пример

Эксперименты по определению электропроводности водного раствора уксусной кислоты с концентрацией показывают, что степень диссоциации кислоты при этой концентрации и температуре равна 0,057. Вычислим по этим данным значения

Решение

Величина К, определяется выражением

Подставляя в это выражение находим

Следовательно,

Закон действующих масс можно также применить и к диссоциации оснований в водном растворе. Например, при растворении аммиака в воде устанавливается следующее равновесие:

Константа диссоциации основания для этого равновесия определяется выражением

Для определения относительной силы оснований удобно пользоваться шкалой значений где

Сильные основания характеризуются низкими значениями а слабые основания-высокими значениями. Значения для некоторых оснований приведены в табл. 8.1.

Ионное произведение воды

Электропроводность воды, даже в самых ее чистых образцах, никогда не уменьшается строго до нуля. Это обусловлено самоионизацией воды. Чтобы понять это явление, рассмотрим равновесие

Применяя к этому равновесию закон действующих масс, получим

Константа равновесия называется ионным произведением воды. Она имеет размерность (концентрация), т.е. Конкретные значения ионного произведения воды зависят от температуры (табл. 8.3). При 25 °С оно имеет значение Это соответствует значению где

Между ионным произведением воды и константами диссоциации любой кислоты и сопряженного ей основания существует простое соотношение. Это соотношение можно вывести снова, рассматривая в качестве примера равновесие диссоциации уксусной кислоты в водном растворе:

Для ацетата, который является сопряженным основанием уксусной кислоты:

Перемножая полученные выражения для получим

Логарифмируя последнее равенство, находим

Полученное соотношение позволяет легко определить по известному значению какой-либо кислоты значение для сопряженного ей основания.

Обратим внимание на то, что если кислота является сильной, т. е. характеризуется низким значением то сопряженное ей основание должно иметь большое значение Это означает, что сопряженное основание сильной кислоты должно быть слабым, как уже было указано ранее.

Таблица 8.3. Изменение ионного произведения вода в зависимости от температуры