Prawo rozwodnienia Ostwalda
Prawo Ostwald rozcieńczanie , nazwany Wilhelm Ostwalda jest prawo w reakcji kwas-zasada w wodzie, co sugeruje, że rozcieńczenie zwiększa dysocjacji kwasu (odpowiednio protonowania podstawy) .
Słaby kwas
"Zwykła" demonstracja
Słaby kwas , znany reaguje z wodą , w następujący sposób:
WH.{\ displaystyle AH}
WH.+H.2O⇌W-+H.3O+{\ Displaystyle AH + H_ {2} O \ rightleftharpoons A ^ {-} + H_ {3} O ^ {+}}.
Stawiamy , i z którym jest współczynnik dysocjacji .
[WH.]0=vs{\ displaystyle [AH] _ {0} = c}[H.3O+]=[W-]=x{\ Displaystyle [H_ {3} O ^ {+}] = [A ^ {-}] = x}x=vs×α{\ displaystyle x = c \ razy \ alpha}α{\ displaystyle \ alpha}
Mamy wtedy stałą kwasowości K a :
K.w=x2vs-x=vsα21-α{\ Displaystyle K_ {a} = {\ Frac {x ^ {2}} {cx}} = {\ Frac {c \ alpha ^ {2}} {1- \ alfa}}}
Limit
Ta demonstracja zakłada, że stężenia
[H.3O+]{\ displaystyle [H_ {3} O ^ {+}]} i [W-]{\ displaystyle [A ^ {-}]}
są równe, co nie ma miejsca, gdy tylko rozcieńczenie wzrośnie, ponieważ rozpuszczalnik również dostarcza jonów, które należy wziąć pod uwagę, im większe rozcieńczenie. Ale właśnie rozmycie jest przedmiotem tego prawa.
H.3O+{\ displaystyle H_ {3} O ^ {+}}
Traktowanie tej sytuacji przy wysokim rozcieńczeniu wymaga uwzględnienia, że pH zmierza do 7, a zatem stosunek
[W-][WH.]{\ Displaystyle {\ Frac {[A ^ {-}]} {[AH]}}} ma zwyczaj K.w10-7{\ Displaystyle {\ Frac {K_ {a}} {10 ^ {- 7}}}}
co jest znaną wartością dla danego słabego kwasu.
Ta wartość to:
- duży przed 1, gdy jest mały przed 7 (na przykład w przypadku kwasu etanowego ), którego wartość wynosi 4,8. W tym przypadku raportpK.w{\ displaystyle pK_ {a}}pK.w{\ displaystyle pK_ {a}}
[W-][WH.]{\ Displaystyle {\ Frac {[A ^ {-}]} {[AH]}}}ma tendencję do = .
10-4,810-7{\ Displaystyle {\ Frac {10 ^ {- 4,8}} {10 ^ {- 7}}}}102,2{\ displaystyle 10 ^ {2,2}}
To znaczy, że
[W-]{\ displaystyle [A ^ {-}]} >> [WH.]{\ displaystyle [AH]}
i że kwas jest prawie całkowicie dysocjowany.
- małe przed 1, gdy duże przed 7 (na przykład w przypadku kwasu cyjanowodorowego (HCN)), którego wartość wynosi 9,3. W tym przypadku raportpK.w{\ displaystyle pK_ {a}}pK.w{\ displaystyle pK_ {a}}
[W-][WH.]{\ Displaystyle {\ Frac {[A ^ {-}]} {[AH]}}}ma tendencję do = .
10-9,310-7{\ Displaystyle {\ Frac {10 ^ {- 9,3}} {10 ^ {- 7}}}}10-2,3{\ displaystyle 10 ^ {- 2,3}}
To znaczy, że
[W-]{\ displaystyle [A ^ {-}]} << [WH.]{\ displaystyle [AH]}
i że kwas prawie się nie dysocjuje.
Klasyczny błąd
Nie uwzględnienie granicy ważności prawa prowadzi do błędnego napisania tego wyrażenia
K.w=x2vs-x=vsα21-α{\ Displaystyle K_ {a} = {\ Frac {x ^ {2}} {cx}} = {\ Frac {c \ alpha ^ {2}} {1- \ alfa}}}
- stężenie c zbliża się do 0 (bardzo duże rozcieńczenie),
- więc licznik dąży do 0,
- a aby stosunek był stały (ponieważ jest wart Ka), konieczne jest, aby mianownik również dążył do 0, co zakłada, że zmierza w kierunku 1.α{\ displaystyle \ alpha}
Ta błędna demonstracja prowadzi do błędnego wniosku, że przy wysokim rozcieńczeniu wszystkie słabe kwasy ulegają nieskończonej dysocjacji.
Oświadczenie uwzględniające jego limit
Prawo Ostwalda powinno być sformułowane w następujący sposób:
Im bardziej słaby kwas jest rozcieńczany w wodzie, tym bardziej wzrasta jego dysocjacja. Wzrost ten jest ograniczony wartością raportu
[W-][WH.]=K.w10-7{\ Displaystyle {\ Frac {[A ^ {-}]} {[AH]}} = {\ Frac {K_ {a}} {10 ^ {- 7}}}}
Przypadek słabej podstawy
Słaba zasada , znany reaguje z wodą, w następujący sposób:
b-{\ displaystyle B ^ {-}}
b-+H.2O⇌bH.+OH.-{\ Displaystyle B ^ {-} + H_ {2} O \ rightleftharpoons BH + OH ^ {-}}.
Stawiamy oraz z , gdzie jest współczynnik protonowanie .
[b-]0=vs{\ displaystyle [B ^ {-}] _ {0} = c}[OH.-]=[bH.]=x{\ Displaystyle [OH ^ {-}] = [BH] = x}x=vs×β{\ displaystyle x = c \ razy \ beta}β{\ displaystyle \ beta}
Jak poprzednio, otrzymujemy .
K.b=x2vs-x=vsβ21-β{\ Displaystyle K_ {b} = {\ Frac {x ^ {2}} {cx}} = {\ Frac {c \ beta ^ {2}} {1- \ beta}}}
Podobnie, dąży do 1 wtedy i tylko wtedy , gdy rośnie lub jest stała, więc zasada jest tym bardziej protonowana, gdy jest rozcieńczana .
β{\ displaystyle \ beta}K.bvs{\ displaystyle {\ tfrac {K_ {b}} {c}}}K.b{\ displaystyle K_ {b}}
<img src="https://fr.wikipedia.org/wiki/Special:CentralAutoLogin/start?type=1x1" alt="" title="" width="1" height="1" style="border: none; position: absolute;">