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電離平衡常數的概念

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電解質電離時,化學鍵斷裂,形成陰陽離子。但這之後並沒有新的化學鍵生成[1],所以電離並不是化學反應。儘管如此,弱電解質的電離有一個類似與化學平衡常數的電離平衡常數(ionization constant),可用來描述弱電解質的電離程度。

比如,對於醋酸溶液,其中存在如下數量關係:

 

其中Ka即是醋酸的電離平衡常數。

多元弱酸分步電離,所以它們的電離方程式是分步寫的,而每步電離都有不同的電離平衡常數。部分多元弱酸的多級電離平衡常數如下表:

弱酸 電離常數 弱酸 電離常數
   
 
   
 
   
 
 
 
(檸檬酸)
 
 
 

其中K的下標代表電離的級數。可以發現,弱酸的一級電離常數要遠大於它的二級電離常數,而二級電離常數又遠大於三級電離常數,以此類推。之所以會這樣,是因為弱酸前一級電離產生的H+會抑制其後一級的電離。因此,在涉及弱酸電離的計算時,往往只考慮它的第一級電離常數。

影響電離平衡常數的因素

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濃度熵與電離平衡的移動

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強酸制弱酸原理

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在不產生沉澱與氣體的條件下,不妨設存在某兩個一元弱酸  ,他們在水中電離,有

  
  

 ,即  的酸性弱。

考察某  。如果可以「弱酸制強酸」,則可以在水溶液中發生反應

 

 ,所以反應(1)電離出的 不足以滿足反應(2)建立平衡,故 不可能在反應(3)中穩定存在,與「弱酸制強酸」的假設矛盾。

綜上所述,在不產生氣體或沉澱的情況下,只能強酸制弱酸。這就是在離子反應中反覆提到的強酸制弱酸原理。

腳註

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  1. 弱電解質電離後產生的部分離子會重新結合,但此時形成的化學鍵並不是「新的」;這個過程只是電離的逆過程,沒有新物質的產生,所以不是化學反應。

上一節:化學反應速率和化學平衡的重要作用

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