Закон разбавления

Вильгельм Оствальд «s разведение закон взаимосвязь , предложенная в 1888 г. ^[1] между константой диссоциации $K D$ и степенью диссоциацией $альфа$ слабого электролита . Закон принимает форму ^[2]

K_{d}={\cfrac {{\ce {[A+] [B^-]}}}{{\ce {[AB]}}}}={\frac {\alpha ^{2}}{1-\alpha }}\cdot c_{0}

Где квадратные скобки обозначают концентрацию, а $c 0$ - общая концентрация электролита.

Используя , где - молярная проводимость при концентрации c и - предельное значение молярной проводимости, экстраполированное на нулевую концентрацию или бесконечное разбавление, это приводит к следующему соотношению: $\alpha =\Lambda _{c}/\Lambda _{0}$ $\Lambda _{c}$ $\Lambda _{0}$

K_{d}={\cfrac {\Lambda _{c}^{2}}{(\Lambda _{0}-\Lambda _{c})\Lambda _{0}}}\cdot c_{0}

Вывод [ править ]

Рассмотрим бинарный электролит AB, который обратимо диссоциирует на ионы A ⁺ и B ^- . Оствальд отметил, что закон действия масс может быть применен к таким системам, как диссоциирующие электролиты. Состояние равновесия представлено уравнением:

{\ce {AB <=> {A+}+ B^-}}

Если $α$ - это доля диссоциированного электролита, то $αc 0$ - это концентрация каждого вида ионов. Следовательно, $(1 - α)$ должно быть долей недиссоциированного электролита, а $(1 - α) c 0$ его концентрацией. Следовательно, константа диссоциации может быть задана как

K_{d}={\cfrac {{\ce {[A+ ] [B^- ]}}}{{\ce {[AB]}}}}={\cfrac {(\alpha c_{0})(\alpha c_{0})}{(1-\alpha )c_{0}}}={\cfrac {\alpha ^{2}}{1-\alpha }}\cdot c_{0}

Для очень слабых электролитов (однако пренебрежение «α» для большинства слабых электролитов дает контрпродуктивный результат) , подразумевая, что $(1 -$ $α$ $) \approx 1$ . $\alpha \ll 1$

K_{d}={\frac {\alpha ^{2}}{1-\alpha }}\cdot c_{0}\approx \alpha ^{2}c_{0}

Это дает следующие результаты.

\alpha ={\sqrt {\cfrac {K_{d}}{c_{0}}}}

Таким образом, степень диссоциации слабого электролита пропорциональна обратному квадратному корню из концентрации или квадратному корню из разбавления. Концентрация любого одного вида ионов дается корнем от произведения константы диссоциации и концентрации электролита.

{\ce {[A+ ]}}={\ce {[B^- ]}}=\alpha c_{0}={\sqrt {K_{d}c_{0}}}

Ограничения [ править ]

Закон разбавления Оствальда удовлетворительно описывает концентрационную зависимость проводимости слабых электролитов, таких как CH ₃ COOH и NH ₄ OH. ^[3] ^[4] Изменение молярной проводимости в основном связано с неполной диссоциацией слабых электролитов на ионы.

Однако для сильных электролитов Льюис и Рэндалл признали, что закон не работает, поскольку предполагаемая константа равновесия на самом деле далека от постоянной. ^[5] Это связано с тем, что диссоциация сильных электролитов на ионы практически завершается ниже порогового значения концентрации. Уменьшение молярной проводимости как функции концентрации на самом деле происходит из-за притяжения между ионами противоположного заряда, как выражено в уравнении Дебая-Хюккеля-Онзагера и более поздних версиях.

Даже для слабых электролитов уравнение неточно. Химическая термодинамика показывает, что истинная константа равновесия представляет собой соотношение термодинамических активностей , и что каждую концентрацию необходимо умножить на коэффициент активности . Эта поправка важна для ионных растворов из-за сильных сил между ионными зарядами. Оценка их значений дается теорией Дебая – Хюккеля при низких концентрациях.

См. Также [ править ]

Ссылки [ править ]

^ Laidler, Кейт Дж .; Мейзер, Джон Х. (1982). Физическая химия . Бенджамин / Каммингс. п. 259. ISBN. 978-0-8053-5682-3.
^ Лэнгфорд, фон Купер Гарольд; Биби, Ральф Алонзо (1 января 1995 г.). Развитие химических принципов . Курьерская корпорация. п. 135 . ISBN 978-0486683591. закон разбавления Оствальда.
^ Laidler, Keith J. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями . Бенджамин / Каммингс. п. 266. ISBN. 978-0-8053-5680-9.
^ Laidler, Кейт Дж .; Мейзер, Джон Х. (1982). Физическая химия . Бенджамин / Каммингс. п. 260. ISBN 978-0-8053-5682-3.
^ Льюис, Гилберт Н .; Рэндалл, Мерл (1921). «Коэффициент активности сильных электролитов.1» . Журнал Американского химического общества . 43 (5): 1112–1154. DOI : 10.1021 / ja01438a014 .

[1] Laidler, Кейт Дж .; Мейзер, Джон Х. (1982). Физическая химия . Бенджамин / Каммингс. п. 259. ISBN. 978-0-8053-5682-3.

[2] Лэнгфорд, фон Купер Гарольд; Биби, Ральф Алонзо (1 января 1995 г.). Развитие химических принципов . Курьерская корпорация. п. 135 . ISBN 978-0486683591. закон разбавления Оствальда.

[3] Laidler, Keith J. (1978). Физическая химия с биологическими приложениями . Бенджамин / Каммингс. п. 266. ISBN. 978-0-8053-5680-9.

[4] Laidler, Кейт Дж .; Мейзер, Джон Х. (1982). Физическая химия . Бенджамин / Каммингс. п. 260. ISBN 978-0-8053-5682-3.

[5] Льюис, Гилберт Н .; Рэндалл, Мерл (1921). «Коэффициент активности сильных электролитов.1» . Журнал Американского химического общества . 43 (5): 1112–1154. DOI : 10.1021 / ja01438a014 .

[1]