电离平衡
电离平衡是一种化学现象,通常发生在具有极性共价键的化合物溶于水中的情况。
![](http://images.weserv.nl/?url=//upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/4/4c/Ionization_balance.png/300px-Ionization_balance.png)
概念与定义
具有极性共价键的弱电解质(例如部分弱酸、弱碱)溶于水时,其分子可以微弱电离出离子;同时,溶液中的相应离子也可以结合成分子。一般地,自上述反应开始起,弱电解质分子电离出离子的速率不断降低,而离子重新结合成弱电解质分子的速率不断升高,当两者的反应速率相等时,溶液便达到了电离平衡。此时,溶液中电解质分子的浓度与离子的浓度分别处于稳定状态,不再发生变化。
用简单的语言概括电离平衡的定义,即:在一定条件下,弱电解质的离子化速率等于其分子化速率。
在右侧的示意图中,横轴表示反应时间,纵轴表示反应速率,曲线v1表示弱电解质分子电离出离子的速率,曲线v2表示离子结合成弱电解质分子的速率。如图所示,经过时间t0,两个反应的速率相等,此时溶液达到电离平衡。
平衡方向的改变
在上述反应过程中,弱电解质分子电离与离子结合成为分子,二者共同构成一组可逆反应。常以弱电解质分子电离出离子的反应方向为正反应方向,以离子重新结合成弱电解质分子的反应方向为逆反应方向。
与化学平衡一样,电离平衡是可以因为条件变化(如浓度、温度、酸碱性等)而移动的。
以下列表归纳了外界条件变化对电离平衡及c(H+)的影响,这里假设弱电解质AB可以电离成(A+)和(B−),且电离过程吸热,则
电离方程式 | AB=(可逆反应)=(A+)+(B−) | |
条件改变内容 | v(正),v(逆)关系 | 平衡移动方向 |
增大c(AB) | v(正)>v(逆) | 向右 |
减小c(AB) | v(正)<v(逆) | 向左 |
增大c(A+) | v(正)<v(逆) | 向左 |
减小c(A+) | v(正)>v(逆) | 向右 |
增大c(B−) | v(正)<v(逆) | 向左 |
减小c(B−) | v(正)>v(逆) | 向右 |
稀释溶液 | v(正)>v(逆) | 向右 |
升高温度 | v(正)>v(逆) | 向右 |
降低温度 | v(正)<v(逆) | 向左 |
为了便于理解,可以参考醋酸(CH3COOH)的电离平衡,将CH3COOH代入上表的AB,将H+代入A+,将CH3COO−代入B−。
另外,电离平衡也遵循勒夏特列原理。
示例
- 醋酸电离成氢离子和醋酸根离子
- 氨水电离成铵根离子和氢氧根离子
- 磷酸的分步电离
多元弱酸、弱碱的酸碱性主要是由其第一步电离所决定的,因为每一步的电离常数(K电离)往往相差104 - 105倍。