弱电解质的电离平衡

(一)电离平衡

弱电解质在水溶液中的电离过程是可逆的,以醋酸为例:

由醋酸分子电离成醋酸根离子和氢离子为正反应,开始电离时,主要是醋酸分子的电离,正反应速率较大,随着醋酸分子的电离,溶液中分子浓度不断减小,离子浓度不断增大,因而正反应速率不断减小,离子结合成分子的逆反应的速率逐渐加快。当正反应的速率和逆反应的速率相等时,溶液中的醋酸分子、氢离子和醋酸根离子的浓度不再随时间改变,体系处于电离平衡状态。

这种在一定条件下,当弱电解质的分子电离成离子的速度和离子重新结合成分子的速度相等时的状态称为化学平衡,因为此反应是弱电解质的电离,又称为电离平衡(图4-2)。

图4-2　弱电解质的电离平衡建立

电离平衡是动态平衡,当外界条件发生改变时,电离平衡就会发生移动。电离平衡属于化学平衡,符合一般化学平衡的原理。如外界条件改变,使弱电解质的分子电离成离子的速度大于离子重新结合成分子的速度,电离平衡将向有利于正反应的方向进行(平衡向右移动);如外界条件改变,使离子重新结合成分子的速度大于弱电解质的分子电离成离子的速度,电离平衡将向有利于逆反应的方向进行(平衡向左移动)。

(二)电离度

不同的弱电解质在水溶液里的电离程度是不相同的,在电离平衡下弱电解质的电离程度可用电离度表示。电离度是当弱电解质达到电离平衡时,已电离的弱电解质分子数占该弱电解质分子总数(包括已电离的和未电离的)的百分数。电离度常用α表示。

在相同条件下,弱电解质电离度数值的大小可表示弱电解质的相对强弱。几种常见弱电解质的电离度见表4-1。

表4-1　一些常见弱电解质的电离度(0.1mol/L,25℃)

不同的弱电解质电离度不同,电解质越弱,电离度越小。因此,可以用电离度比较弱电解质的相对强弱。

弱电解质电离度的大小除了与其本性有关外,还与温度和浓度有关。因为电离是一个吸热过程,温度升高有利于电离,所以温度越高,电离度越大;在相同温度下,同一弱电解质的浓度越小,则电离度越大。所以在表示弱电解质的电离度时,必须指出溶液的温度和浓度。

(三)电离平衡的移动

在氨水中存在着下列平衡:

例如向溶液中加入盐酸,它电离出的H+能与溶液中的OH-结合成H2O,使溶液中的OH-浓度减小,从而破坏了氨水原来的电离平衡,使电离平衡向右移动;加入NaOH溶液能增大溶液OH-浓度,使电离平衡向左移动;加入浓氨水,增大NH3·H2O的浓度,使电离平衡向右移动。

由此可见,当弱电解质达到电离平衡时,改变电解质分子或电解质离子浓度可使原来的平衡破坏,直至建立新的平衡。这种由于条件(如浓度、温度等)的改变,弱电解质由原来的电离平衡达到新的电离平衡的过程,称为电离平衡的移动。

重点提示

电解质离子是人体体液重要的组成部分。无论细胞内液或细胞外液,其中所含阴、阳离子的总电荷数相等,呈电中性。任何一种阳(或阴)离子浓度的改变,都可造成电解质代谢紊乱,轻者使心血管系统、神经系统的生理功能和机体的物质代谢发生障碍,严重时可导致死亡。