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(1)弱电解质的电离是一个可逆过程。以醋酸的电离为例。乙酸溶于水后,其分子电离成H+离子和CH3COO-离子。这是一个正过程,反过程是H+离子和CH3COO-离子重新结合成醋酸分子。
在这个过程中,CH3COOH分子的电离率(正反应率)随着CH3COOH分子数的减少而降低。相反,离子结合成分子的速率(逆反应速率)随着离子数量的增加而增加。这样,电离到一定程度后,未电离的分子和产生的离子之间就达到了一种平衡,这就是所谓的电离平衡。电离是一种动态平衡。此时,非电离分子的浓度以及阴离子和阳离子的浓度保持不变。根据质量作用定律,它们之间的关系可以表示为:
KHAc是醋酸的电离平衡常数,缩写为电离常数。弱酸的电离常数通常用Ka表示,弱碱的电离常数通常用Kb表示。k值越大,达到平衡时的离子浓度越大,即这种电解质的电离度越大,电解质越强。因此,电离常数是电解质的特征常数。和其他平衡常数一样,它不随浓度变化,但随温度略有变化。
在电离平衡体系中,电离部分的浓度与溶解电解质总浓度的比值称为电离度,用α表示。比如用0.1mol/L的醋酸,每1000个CH3COOH分子中有13个分子电离成H+和CH3COO-离子,那么醋酸的电离度α = 1.3%。
电解质的电离常数和电离度是衡量电解质电离度的数据,两者之间存在一定的关系。AB代表弱电解质,其原始浓度为C,电离度为α,电离平衡为
,达到平衡时,[A+]=[B-]=Cα,[AB]=C(1-α),代入上式:
不得不:
该公式表示电离常数k与电离度α之间的关系。从中可以看出:
(I)不同浓度下弱电解质的电离度可由电离常数计算。例如,在室温下,0.1mol/LCH3COOH溶液的电离常数为1.8×10-5,其电离度可计算如下:
计算得出:= 1.3× 10-2 = 1.3%
(ii)K随温度变化,α随K变化,所以α也随温度变化。
(iii)K不随浓度变化,但α变化。当浓度c增加时,
与0.1mol/L乙酸溶液相比,电离度仅为0.1mol/L乙酸溶液的40%。
(iv)K不会因溶液中存在其他电解质而改变,但α会因溶液中存在其他电解质离子而改变。比如在上述乙酸溶液中加入乙酸钠,即加入CH3COO-,由于同样的离子效应,平衡向左移动,α减小。
上面的(iii)和(iv)是电离常数和电离度的区别。可以看出K是常数而不是α。
(2)离子键或强极性共价键化合物,一般称为强电解质。它们溶于水后,被水分子吸引,都是以离子的形式存在,没有分子,所以不存在电离平衡。它们的电离度应该是100%。但当溶液稍浓时,离子很多,带相反电荷的离子碰撞时可以形成一定数量的临时结合的“离子对”,从而限制了离子的迁移率,从而溶液的电导率相应降低,实验测得的电离度都小于100%,仿佛只是部分电离。这个实验测得的电离度称为“表观电离度”。化学手册中强电解质的电离度是指表观电离度。
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