Η θεωρία στο άρθρο αυτό προέρχεται από την ενότητα 2.1.3 του βιβλίου  «Γενική Χημεία Γ΄ Λυκείου Θετικής Κατεύθυνσης» – Κ. Καλαματιανός.   Λεπτομερής παρουσίαση του βιβλίου, αποσπάσματά του και τρόποι αγοράς δίνονται στον ιστότοπο:

  Το βιβλίο διατίθετα στον παραπάνω ιστότοπο σε ειδική προνομιακή τιμή.

  

Το βιβλίο διατίθεται επίσης στα παρακάτω βιβλιοπωλεία (μεταξύ άλλων):  Ιανός (Σταδίου 24, Αθήνα  –  Αριστοτέλους 7, Θεσ/νίκη), Κορφιάτης  (Ιπποκράτους 6, Αθήνα) , Γρηγόρη (Σόλωνος 71, Αθήνα),  ΕλευθερουδάκηςΠατάκης,  Σαββάλας-Βιβλιορυθμός (Ζωοδ. Πηγής 18 & Σόλωνος, Αθήνα), «Βιβλιοεπιλογή» Γ.Χ.  Αναστασάκης (Σόλωνος 110, Αθήνα) , Σ. Μαρίνης (Σόλωνος 76, Αθήνα),  Βιβλιοχώρα (Χαριλάου Τρικούπη 49, Αθήνα), ΒΕΡΓΙΝΑ, ΨΑΡΑΣ (Θεσ/νίκη),  ΠΑΙΔΕΙΑ(Κανάρη 11, Λάρισα).

 Λεπτομερής περιγραφή του βιβλίου και αποσπάσματα του δίνονται στον παρακάτω ιστότοπο όπου είναι δυνατό να αγορασθεί και σε ειδική προνομιακή τιμή (περιορισμένος αριθμός βιβλίων).  Για τους τρόπους αγοράς του βιβλίου πατήστε εδώ.  Τα έξοδα αποστολής είναι δωρεάν εντός  Ελλάδας για απλό δέμα.

 https://sites.google.com/site/kalamatianosbooks/

Στην Άσκηση-Παράδειγμα #2-5, στην σελίδα 228, είχαμε διαπιστώσει ότι ο βαθμός ιοντισμού ενός ασθενούς οξέος, όπως του οξικού οξέος στην περίπτωση εκείνη, αυξάνει καθώς η συγκέντρωση του οξέος ελαττώνεται στην ίδια θερμοκρασία (ίδια σταθερά ιοντισμού ka). Mε τις γνώσεις που έχετε ήδη αποκτήσει στην χημική ισορροπία ασθενών ηλεκτρολυτών μπορείτε να αποδείξετε ότι ο βαθμός ιοντισμού α και η συγκέντρωση c ενός ασθενούς ηλεκτρολύτη είναι αντιστρόφως ανάλογα ποσά (όσο αυξάνει η συγκέντρωση τόσο ελαττώνεται ο βαθμός  ιοντισμού και το αντίστροφο).

Ας θεωρήσουμε διάλυμα μονοπρωτικού οξέος ΗΑ συγκέντρωσης c (Molarity, M) που έχει βαθμό ιοντισμού α. Να εκφρασθεί η τιμή της kaως προς c και α.

Έστω ότι (α.c) mol/ℓ  του οξέος ιοντίζονται [1] και ότι η αντίδραση ιοντισμού του οξέος είναι:

ΗΑ       =         Η+     +     A

 Οι συγκεντρώσεις στην ισορροπία είναι:

Αρχικά

c Μ

0

0

Μεταβολή

-(α.c) M

+(α.c) M

+(α.c) M

Τελικά

(στην χημική ισορροπία)

c.(1-α) M

(α.c) M

(α.c) M

H ka = [H+] . [A] / [HA] = (α.c) . (α.c) / c.(1-α) = α2.c / (1-α)

 

Επομένως:  ka = α2 . c / (1-α)                        [2.9]   [2]

Όπου ka η σταθερά ιοντισμού, α ο βαθμός ιοντισμού και c η συγκέντρωση του οξέος.

Αντίστοιχα για μία ασθενή βάση ισχύει:

                   kb = α2 . c / (1-α)                      [2.10]

Οι σχέσεις [2.9] και [2.10] αποτελούν μαθηματικές εκφράσεις του νόμου αραιώσεως του Ostwald που συσχετίζει το βαθμό ιοντισμού, τη σταθερά ιοντισμού και την συγκέντρωση ενός ασθενούς ηλεκτρολύτη.

Οι σχέσεις [2.9] και [2.10] απλοποιούνται στις παρακάτω περιπτώσεις:

  • αν α ≤ 0,1  τότε 1-α ≈ 1 και c-x ≈ c
  • αν ka / c ≤ 10-2 τότε 1-α ≈ 1 και c-x ≈ c

και παίρνουν την απλοποιημένη μορφή:

ka = α2 . c  και  kb = α2 . c                     [2.11]

α = (ka / c)1/2  και  α= (kb / c)1/2                     [2.12]

Όπου ka η σταθερά ιοντισμού, α ο βαθμός ιοντισμού και c η συγκέντρωση του οξέος.

Aπό την σχέση [2.12] αποδεικνύεται ότι για σταθερή θερμοκρασία (σταθερή σταθερά ιοντισμού k) καθώς αραιώνουμε το διάλυμα ενός ασθενούς ηλεκτρολύτη (ελαττώνεται η τιμή c της αρχικής συγκέντρωσης του ηλεκτρολύτη στον παρονομαστή) η τιμή του α αυξάνει αντιστρόφως ανάλογα ως προς την τετραγωνική ρίζα της αρχικής συγκέντρωσης του ηλεκτρολύτη c.

Επομένως ο βαθμός ιοντισμού ενός ασθενούς μονοπρωτικού οξέος η μίας ασθενούς μονόξινης βάσης εξαρτάται:

 i)  Από την σταθερά ιοντισμού και επομένως από την θερμοκρασία. Συγκεκριμένα με αύξηση της θερμοκρασίας η τιμή των ka και kbαυξάνει άρα και η τιμή του α αυξάνει και το αντίστροφο

ii) Από την αρχική συγκέντρωση c του ηλεκτρολύτη. Συγκεκριμένα είναι αντιστρόφως ανάλογος της τετραγωνικής ρίζας του c. Eπομένως:

     Με αραίωση του διαλύματος η αρχική συγκέντρωση μειώνεται και ο βαθμός ιοντισμού αυξάνει.

    ► Με συμπύκνωση του διαλύματος η αρχική συγκέντρωση αυξάνει και ο βαθμός ιοντισμού ελαττώνεται.

Παρατηρείστε από τις σχέσεις [2.9] και [2.10]  ότι στην περίπτωση ισχυρών ηλεκτρολυτών (όπου α=1) ο νόμος του Ostwald δεν έχει εφαρμογή.

Γενικότερα ο νόμος του Οstwald δεν έχει εφαρμογή στις εξής περιπτώσεις:

Σε διαλύματα που περιέχουν ισχυρούς ηλεκτρολύτες.

Σε πολυπρωτικούς ηλεκτρολύτες. [3]

Όταν υπάρχει επίδραση κοινού ιόντος (δές ενότητα 2.1.4).

 


[1] Προκύπτει από την γενική σχέση που δίνει τον βαθμό ιοντισμού ηλεκτρολύτη δηλαδή α = (mol ηλεκτρ. που ιοντίζονται ανά λίτρο / συνολικά mol ηλεκτρολύτη ανά λίτρο). Οπου συνολικά mol ηλεκτρολύτη ανά λίτρο = c = συγκέντρωση ηλεκτρολύτη.

[2] Nόμος του Ostwald

[3]  Ηλεκτρολύτες που ιοντίζονται σε δύο ή περισσότερα στάδια.


Advertisements