北京普天同创生物科技有限公司
1.电离平衡和电离常数
设HB为一元弱酸的通式,其电离平衡式为(略去电荷):
HB↔H+B
电离平衡是化学平衡的一种,HB的电离平衡常数表达式为:
Ka=c(H)c(B)/c(HB)......(1-1)
式中:Ka表示弱酸的电离常数。
设MOH为一元弱碱的通式,则
MOH↔M十OH
Kb=c(M)c(OH)/c(MOH)..........(1-2)
式中:Kb表示弱碱的电离常数。
Ka、Kb统称为弱电解质的电离常数,它是化学平衡常数的一种,故与温度有关,与电解质的浓度无关。但由于弱电解质电离时反应热不大,故温度对Ka、Kb的影响不大,一般不影响数量级。所以,室温范围内可忽略温度对对Ka、Kb的影响。同温时,使用同类型(HAc与HCN等属于一元弱酸、H2S与H2CO3等属于二元弱酸)的两种弱电解质的Ka或Kb值可以比较弱电解质的相对强弱,例如25℃时,Ka(HAc)=1.8×10-5,Ka(HCN)=6.2×10-10,虽然HAc和HCN都是弱酸,但通过电离常数的比较,可知HCN是比HAc更弱的酸。常见弱电解质的电离常数可在化学手册中查得。
根据Ka和Kb可以计算一定浓度下弱电解质溶液中的c(H+)和c(OH-),例如对一元弱酸HB而言(忽略水的电离):
平衡浓度c-c(H+)c(H+)c(B-)而c(H+)=c(B-)代入式(1-1)有:
Ka=c2(H+)/c-c(H+).........(1-3)
当c/Ka≥380或c(H+)成5%c时可以近似计算,因c与c(H+)相比,c(H+)很小,可忽略,故c一c(H+)≈c,因此式(1-3)可写成:
Ka=c2(H+)/c
c(H+)= √Kac ..........(1-4)
式(1-4)是常用的一元弱酸(HB)溶液中的c(H+)计算公式,同理可以推出一元弱碱(MOH)溶液中的c(OH-)的计算公式:
c(OH-)=√Kbc ......(1-5)
2.电离度和稀释定律
弱电解质的电离程度可用电离百分率即电离度来表示,电离度就是弱电解质在水溶液中达到电离平衡时,已电离的弱电解质分子数和溶液中原有的电解质分子总数之比,电离度常用a表示:即
a=已电离的电解质分子数/溶液中原有的电解质分子总数×100%
溶液浓度越小,电离度越大。这种关系称为稀释定律。由于电离度与浓度有关,而Ka(Kb)与浓度无关,因此Ka(Kb)能更本质地反映出弱电解质的电离特性。
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