什么是电解质?什么叫电离平衡?
电解质是在水溶液中能够导电的物质,非电解质则没有这种能力。所有酸、碱、盐类都是电解质;许多有机物质,如醇、醛、酮等则是非电解质。电解质在水中具有导电能力的原因是由于它在水中发生离解或电离,生成带正电荷的阳离子和带负电荷的阴离子在溶液中完全电离、全部以离子状态存在的电解质称为强电解质,如强酸、强碱及强酸强碱所形成的盐类。只有一部分电离为离子的电解质称为弱电解质,如弱酸、弱碱及弱酸弱碱所形成的盐类。
弱电解质在水中的电离过程是一种可逆过程。已经电离的正负离子又会相互碰撞,可能再结合成分子,因而分子和离子同时存在,最终在分子和离子之间建立起动平衡状态,称为电离平衡。
例如:
NH4OH⇌NH4+十OH-
其电离通式可写成：
[A+][B-]/[AB]=K
K称为电离常数。[A
+]、
[B-]及[AB]的单位均为物质的量浓度,mol/L。在温度一定时,电离常数为固定值。如25℃时,NH
4OH的电离常数K为:
K=[NH4+][OH-]/[NH4OH]=1.76×10-6
多元酸、碱及盐类可以连续进行数次电离,称为多元电解质的分级电离。例如碳酸可以二级电离,磷酸可以三级电离,放出氢离子。各级电离都可列出电离平衡式,并各有电离常数。碳酸的二级电离平衡式如下:
H2CO3⇌H++HCO3-(一级电离)
HCO3-⇌H++CO32-(二级电离)
一级电离常数K1=[H+][HCO3-]/[H2CO3]
=4.45×10-7(25℃)
二级电离常数K2=[H+][CO32-]/[HCO3-]
=4.69×10-11(25℃)
磷酸的三级电离平衡式为:
H3PO4⇌H++H2PO4-(一级电离)
H2PO4-⇌H++HPO42-(二级电离)
HPO42-⇌H++PO43-(三级电离)
一级电离常数K1=[H+][H2PO4-]/[H3PO4]
=7.6×10-3(25℃)
二级电离常数K2=[H+][HPO42-]/[H2PO4-]
=6.2×10-8(25℃)
三级平衡常数K3=[H+][PO43-]/[HPO42-]
=4.4×10
-13(25℃)
在分级电离中,一级电离要比二级电离高几个数量级,二级电离又要比三级电离高几个数量级了解电离平衡可以了解弱电解质在水中的平衡状况。天然水中存在碳酸,循环水中常使用磷酸盐药剂,它们在水中的平衡状况均会影响系统的腐蚀或结垢状况。
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