Stopień dysocjacji

| Stopień dysocjacji. Stężenie molowe jonów

Obliczyć stopień dysocjacji kwasu fluorowodorowego w 0,1-molowym roztworze, jeżeli stężenie jonów H⁺ wynosi 0,008 mol/dm³.

Analiza problemu

Stopień dysocjacji a jest to stosunek liczby cząsteczek zdysocjowanych M, do liczby cząsteczek wprowadzonych do roztworu N_w:

N_z

a =-

N_w

Stosunek ten może być również wyrażony w procentach

100%

N_z

N_w

i wówczas informuje, jaki procent cząsteczek uległ rozpadowi na jony.

W realnych obliczeniach chemicznych nie operujemy liczbami cząsteczek, ponieważ ich bezpośredni pomiar jest niemożliwy. Wielkości N_z i M„ w powyższym wzorze można zastąpić, odpowiednio, liczbą moli cząsteczek zdysocjowanych n₇ i liczbą moli cząsteczek wprowadzonych n«. Liczba cząsteczek zawartych w n molach = n ■ liczba cząsteczek zawartych w 1 molu (N_A). Zatem:

M_z — n_z •    M_w — n_w • Mą

stąd

n,

n_w

-•100%

100%

rtz- M_A

n_w -M_a

Jeżeli w 1 dm³ roztworu rozpuścimy 1 mol elektrolitu AB, którego stopień dysocjacji wynosi na przykład 30%, to 70%, czyli 0,7 mola cząsteczek, pozostanie niezdysocjowanych, a 30%, czyli 0,3 mola, ulegnie dysocjacji i w roztworze wystąpi w formie jonów: równanie chemiczne:    AB    A⁺ + B

stężenia:

0,7

mol

0,3

mol

0,3

mol

dm³ ' dm³ ' dm³

Stężenie molowe elektrolitu, czyli liczba moli wszystkich cząsteczek (zdysocjowanych i niezdysocjowanych), wynosi 1 mol/dm³. Stężenie molowe niezdysocjowanego elektrolitu wynosi 0,7 mol/dm³. Stężenie jonów A⁺ wynosi 0,3 mol/dm³, jak również stężenie molowe jonów B“ wynosi 0,3 mol/dm³, ponieważ z każdej dysocjującej cząsteczki powstaje 1 jon A⁺ i 1 jon B“, a z 0,3 mola dysocjujących cząsteczek powstaje 0,3 mola jonów A⁺ i 0,3 mola jonów B .

W przypadku elektrolitów binarnych (dysocjujących na jeden kation i jeden anion) stężenie molowe kationów c_K jest równe stężeniu molowemu anionów c_A i stanowi iloczyn stężenia molowego elektrolitu (c_m) i stopnia dysocjacji (a) w postaci bezwymiarowej:

Q< ⁼ Cą — c_ma

Rozwiązanie

Kwas fluorowodorowy dysocjuje według równania:

HF H⁺ + F

Z każdej dysocjującej cząsteczki powstaje jeden jon H⁺. Jeżeli stężenie jonów H⁺ wynosi 0,008 mol/dm³, to znaczy, że w każdym dm³ roztworu 0,008 mola cząsteczek HF uległo dysocjacji. Liczba moli cząsteczek wprowadzonych do 1 dm³ roztworu wynosi 0,1, a liczba moli cząsteczek zdysocjowanych 0,008. Stąd:

a = —-100% = ^^-100% = 8%

0,1

Odpowiedź: Stopień dysocjacji wynosi 8%.

181