早期的顏色改變化學變色龍反應
(1)弱電解質的電離是一種可逆過程。以醋酸的電離為例,醋酸溶于水后,它的分子即電離為H 離子和CH3COO–離子,這是正過程,同時逆過程是H 離子和CH3COO–離子重新結合成醋酸分子。
在這個過程中,CH3COOH分子電離的速率(正反應的速率)隨著CH3COOH分子數的逐漸減少而降低;反之,離子結合成分子的速率(逆反應的速率)卻隨著離子數的逐漸增多而增加。這樣,電離到一定程度后,未電離的分子和生成的離子之間達到了平衡,叫做電離平衡。電離平衡是動態平衡。這時未電離的分子的濃度和陰、陽離子的濃度不變,根據質量作用定律,它們之間的關系可表示如下:
KHAc為醋酸的電離平衡常數,簡稱電離常數。弱酸的電離常數常用Ka表示,弱堿的電離常數常用Kb表示。K值越大,說明達到平衡時離子濃度越大,也就是這電解質電離程度越大,是越強的電解質。因此,電離常數是電解質的特征常數。它象其它平衡常數一樣,不因濃度而改變,但隨溫度而略有變化。
在電離平衡的體系中,已電離部分的濃度與溶解的電解質總濃度的比值叫做電離度,用α表示。如0.1mol/L醋酸,每1000個CH3COOH分子中有13個分子電離為H 和CH3COO–離子,則醋酸的電離度α=1.3%。
電解質的電離常數與電離度都是衡量電解質電離程度的數據,它們之間有著一定的關系。以AB表示弱電解質,其原始濃度為C,電離度為α,電離平衡為
,則到達平衡時,[A ]=[B–]=Cα,[AB]=C(1-α),代入上式得:
得:
這個式子是表示電離常數K與電離度α的關系式。從它可以看到:
(i)從電離常數可以算出不同濃度時弱電解質的電離度。例如在室溫時,0.1mol/LCH3COOH溶液的電離常數為1.8×10-5,它的電離度可計算如下:
計算可得:=1.3×10-2=1.3%
(ii)K隨溫度而變化,α隨K而變化,因此α也隨溫度而變化。
(iii)K不因濃度改變而變化,但α卻隨濃度而變化。當濃度C增大時,
與0.1mol/L醋酸溶液相比,電離度只及0.1mol/L溶液的40%。
(iv)K不因溶液中其它電解質的存在而變化,但α卻因溶液中其它電解質離子的存在而變化。例如,在上述醋酸溶液中加入醋酸鈉,即加入CH3COO–,則因同離子效應而使平衡向左移動,α將減小。
以上(iii)和(iv)是電離常數與電離度區別的地方,可看出K是常數而α不是常數。
(2)離子鍵或強極性共價鍵化合物,一般稱為強電解質。它們溶于水以后受水分子吸引,都以離子存在,沒有分子,因此不存在電離平衡。它們的電離度應是100%。但溶液稍濃時,離子數量很多,電荷相反的離子在碰撞時能形成一定數量暫時結合的“離子對”,因而限制了離子的活動性,這樣溶液的導電率就相應減小,實驗測得的電離度都小于100%,好象只是部分電離一樣。這種實驗測得的電離度稱為“表觀電離度”。化學手冊上所載強電解質的電離度,都是指表觀電離度。