電解質(zhì)依其在溶液中電離狀況,區(qū)分為強(qiáng)電解質(zhì)和弱電解質(zhì)。弱電解質(zhì)在溶液中只有少部分電離,其中存在著電離平衡。強(qiáng)電解質(zhì)在稀溶液中基本上全部電離,故沒有電離平衡。但實(shí)測(cè)的電離度卻不是100%,這是由于強(qiáng)電解質(zhì)溶液中存在著離子氛,異號(hào)離子之間互相牽制的結(jié)果。離子氛的形成使離子的效能降低,故高子的有效濃度(稱為活度)與實(shí)際濃度相比,總是要打一個(gè)折扣,這就是活度系數(shù)。離子的活度、活度系數(shù)和濃度的關(guān)系為:
a=f·c
f可因另一電解質(zhì)的加入而減小,這就是鹽效應(yīng)。
(1)水的離子積 水是一種很弱的電解質(zhì),存在著自偶電離平衡,其平衡常數(shù)Kw稱為水的離子積,其數(shù)值在室溫(22℃左右)時(shí)為1.0×10(-14次方)。純水或稀水溶液中的〔H+〕與〔OH-〕的乘積,恒等于此值,即〔H+〕〔OH-〕=1.0×10(-14次方)。因此水溶液的酸堿性或酸堿度就有了簡便的表示方法:
酸性:〔H+〕>1.0×10(-7次方)M
中性:〔H+〕=1.0×10(-7次方)M
堿性:〔H+〕<1.0×10(-7次方)M
水溶液的酸堿度還可用pH或pOH來表示:
pH=-lg〔H+〕;pOH=-lg〔OH-〕
兩者的定量關(guān)系為:pH+pOH=pKw=14
pH愈小,酸度愈大(堿度愈?。?;pH愈大,酸度愈?。▔A度愈大);酸中也含有OH-離子,堿中也含有H+離子。
(2)電離常數(shù) 電離平衡中的平衡常數(shù)稱為弱電解質(zhì)的電離常數(shù)(Ki)。分步電離的弱電解質(zhì),對(duì)應(yīng)于每一級(jí)平衡都有一個(gè)電離常數(shù),稱為逐級(jí)電離常數(shù)。多元弱電解質(zhì)的電離常數(shù)是逐級(jí)減小的。
電離常數(shù)是表征每一弱電解質(zhì)特性的數(shù)值(Ki愈小,電解質(zhì)愈弱),因此它是對(duì)弱電解質(zhì)溶液進(jìn)行定量計(jì)算必不可少的數(shù)據(jù)。運(yùn)用電離常數(shù),可以計(jì)算弱電解質(zhì)的電離度、各種離子和分子的濃度,以及溶液的酸堿度等。運(yùn)用的基本公式是電離平衡常數(shù)的表達(dá)式。
(3)電離平衡的移動(dòng) 電離平衡可因各種原因而發(fā)生移動(dòng)。影響電離平衡的因素中,比較重要的是同離子效應(yīng)。在弱電解質(zhì)溶液中,若加入含有相同離子的一種強(qiáng)電解質(zhì)時(shí),常使電離平衡強(qiáng)烈地移向生成分子的一方,使電離度大大下降。另外,溶液濃度的變化和鹽效應(yīng)等對(duì)電離平衡也有一定的影響。
(4)緩沖溶液 由弱酸和其鹽或弱堿和其鹽等組成的溶液體系,具有抵御少量外來酸、堿,并維持原有pH的能力,所以這樣的溶液稱為緩沖溶液。緩沖溶液的酸堿度可按以下公式計(jì)算:
對(duì)弱酸和其鹽體系:
〔H+〕=Kac酸/c鹽
或 pH=pKa-lgc酸/c鹽
對(duì)弱堿和其鹽體系:
〔OH-〕=Kbc堿/c鹽
或 pOH=pKb=lgc堿/c鹽
(5)鹽類水解 除強(qiáng)酸強(qiáng)堿鹽外,其它的鹽在水溶液中均發(fā)生水解。弱酸強(qiáng)堿鹽的水解是陰離子水解,溶液呈堿性;強(qiáng)酸弱堿鹽為陽離子水解,溶液呈酸性;弱酸弱堿鹽則是陽離子、陰離子同時(shí)水解,溶液的酸堿性取決于生成酸、堿的相對(duì)強(qiáng)度,可能是酸性或堿性或中性。
鹽類水解平衡的平衡常數(shù)稱為水解常數(shù),用Kh表示。利用Kh可計(jì)算水解后鹽溶液中各離子、分子的濃度、溶液的酸堿度和鹽的水解度等。