Ступінь дисоціації слабких і сильних електролітів
Термін «дисоціація» в хімії і біохімії позначає процес розпаду хімічних сполук на іони і радикали. Дисоціація - це протилежне явище асоціації або рекомбінації, і воно оборотно. Кількісна оцінка дисоціації проводиться за допомогою такої величини як ступінь дисоціації. Вона має буквене позначення &alpha- і характеризує в реакції дисоціації, що протікає в однорідних (гомогенних) системах з рівняння: КА &harr- К + А, стан рівноваги. КА - це частинки вихідної речовини, К і А - це дрібні частинки, на які розпалися в результаті дисоціації більші частки речовини. З чого випливає висновок, що в системі будуть знаходитися диссоційовані і недіссоціірованних частки. Якщо прийняти, що розпалося n молекул, а не розпалося N молекул, то ці величини можна застосувати для кількісної оцінки дисоціації, яка розраховується у відсотках: &alpha- = n • 100 / N або в частках одиниці: &alpha- = n / N.
Тобто ступінь дисоціації є відношенням диссоційованих частинок (молекул) гомогенної системи (Розчину) до вихідного кількості частинок (молекул) у цій системі (розчині). Якщо відомо, що &alpha- = 5%, то це означає, що тільки 5 молекул з 100 вихідних молекул знаходяться у вигляді іонів, а решта 95 молекул не розпадаються. Для кожного конкретного речовини &alpha- буде індивідуальним, так як залежить від хімічної природи молекули, а також від температури і від кількості речовини в гомогенної системі (в розчині), тобто від його концентрації. Сильні електроліти, до яких відносяться деякі кислоти, підстави і солі, в розчині розпадаються на іони повністю, з цієї причини не підходять для вивчення процесу дисоціації. Тому для дослідження застосовуються слабкі електроліти, молекули яких диссоциируют в розчині на іони в повному обсязі.
Для оборотної реакції дисоціації константу дисоціації (Кд), що характеризує стан рівноваги, визначають за формулою: Кд = [К] [А] / [КА]. Яким чином константа і ступінь дисоціації між собою пов`язані, можна розглянути на прикладі слабкого електроліту. На підставі закону розведення Оствальда вибудовується все логічне міркування: Кд = з • &alpha-2, де с - концентрація розчину (в даному випадку з = [КА]). Відомо, що в об`ємі розчину V дм3 розчинений 1 моль речовини. У первісному стані концентрацію молекул вихідної речовини можна виразити: з = [КА] = 1 / V моль / дм3, а концентрації іонів будуть: [До] = [А] = 0 / V моль / дм3. При досягненні рівноваги їх величини змінюються: [КА] = (1 - &alpha -) / V моль / дм3 і [К] = [А] = &alpha- / V моль / дм3, тоді Кд = (&alpha- / V• &alpha- / V) / (1 - &alpha -) / V = &alpha-2 / (1 - &alpha-)•V. Розглядається випадок мало диссоциирующих електролітів, ступінь дисоціації (&alpha-) яких наближається до нуля, а обсяг розчину можна виразити через відому концентрацію: V = 1 / [КА] = 1 / с. Тоді рівняння можна перетворити: Кд = &alpha-2 / (1 - &alpha-)•V = &alpha-2 / (1 - 0)•(1 / с) = &alpha-2•с, а, витягуючи корінь квадратний з дробу Кд / с, можна розрахувати ступінь дисоціації &alpha-. Цей закон справедливий, якщо &alpha- багато менше 1.
Для сильних електролітів більшою мірою підходить термін здається ступінь дисоціації. Його знаходять, як відношення удаваного кількості диссоційованих частинок до реального або з формули визначення ізотонічного коефіцієнта (Називається фактором Вант-Гоффа і показує справжнє поведінка речовини в розчині): &alpha- = (i - 1) / (n - 1). Тут i - ізотонічний коефіцієнт, а n - кількість які утворилися іонів. Для розчинів, молекули яких повністю розпалися на іони, &alpha- &asymp- 1, а зі зменшенням концентрації &alpha- все більше прагне до 1. Все це пояснюється теорією сильних електролітів, яка стверджує, що рух катіонів та аніонів розпалися молекул сильного електроліту утруднено з кількох причин. Перша: іони оточені молекулами полярного розчинника, це електростатичне взаємодія називається сольватацией. Друга: разноименно заряджені катіони і аніони, що знаходяться в розчині, за рахунок дії сил взаємного тяжіння утворюють асоціати або іонні пари. Асоціати поводяться так само, як і недіссоціірованних молекули.
