Stopień dysocjacji, stała dysocjacji, zadanie

Treść zadania: Oblicz stopień dysocjacji  kwasu octowego

o stężeniu molowym 1,7 mol/dm3 . I=1A.

Od czego zawsze warto zacząć zadanie chemiczne? Zawsze warto zacząć od napisania reakcji z jaką mamy do czynienia. W tym zadaniu kwas octowy ulega dysocjacji, dlatego warto to napisać.

Mamy obliczyć stopień dysocjacji, prawda? Warto również napisać równanie na stopień dysocjacji.  

Stopień dysocjacji nie zawsze musi być podany w procentach. Jak nie pomnożymy tego razy 100% to otrzymamy wartość bezwymiarową, bezprocentową.

No dobrze! Mamy obliczyć alfę (stopień dysocjacji). Co znamy z treści zadania na ten moment a co jeszcze musimy obliczyć?

C_o znamy z treści zadania. Początkowe stężenie kwasu octowego jest równe 1,7 mol/dm³ Niestety nie znamy [H⁺] (stężenia jonów wodorowych powstałych na skutek dysocjacji). Bez stężenia jonów wodorowych oczywiście nie jesteśmy w stanie obliczyć stopnia dysocjacji. Musimy to jakoś obliczyć! Tylko pytanie jak?

Zanim przejdziemy do obliczeń to najpierw może przyjrzyjmy się jeszcze raz reakcji. No więc tak, kwas octowy jest słabym kwasem. To jest bardzo ważne spostrzeżenie! Skoro to jest słaby kwas to znaczy, że musi on słabo dysocjować. A jeśli tak to w układzie musi się wytworzyć jakaś równowaga między tym co już zdysocjowało, a tym co nie zdysocjowało. Wykorzystajmy to spostrzeżenie i napiszmy stałą dysocjacji dla powyższej reakcji:

To na co chciałbym żebyś zwrócił swoją uwagę w stałej dysocjacji to to, że w mianowniku musi być to co nie zdysocjowało! Właśnie dlatego od stężenia początkowego C_o odjąłem to co zdysocjowało, czyli [H⁺] 

Stała K_a wygląda zawsze tak samo, to znaczy w liczniku jest iloczyn stężeń produktów, dlatego mam tutaj stężenie [H⁺] oraz stężenie anionów octanowych [CH₃COO^-], a w mianowniku jest stężenie tego co nie zdysocjowało, dlatego od całkowitego stężenia kwasu C_o odjąłem [H⁺].

Kwas octowy jest słabym kwasem. To znaczy, że słabo dysocjuje. Z tego wynika, że stężenie tego co powstało w wyniku dysocjacji, czyli stężenie [H⁺] jest dużo mniejsze od stężenia kwasu. Zapiszmy to w sposób matematyczny:  

Założenie: 

C_o>>[H⁺] 

Co z tego założenia wynika? Jeśli [H⁺] jest bardzo małe to w zasadzie nie popełniając dużego błędu można to stężenie wyrzucić z mianownika.

Jeszcze jedna ważna sprawa, spójrz jeszcze raz na reakcję dysocjacji. Z reakcji widać, że otrzymamy taką samą liczbę moli jonów wodorowych i octanowych. Skoro ich ilości są takie same to również ich stężenia muszą być takie same. 

Mając już ten komplet informacji możemy teraz uprościć równanie na stałą dysocjacji.

Drugie równanie jakie napisałem w tym artykule (stopień dysocjacji) można teraz przekształcić i wyciągnąć z niego [H⁺]  oraz wstawić do powyższego wzoru:

Zobacz, w powyższym równaniu pojawiła się już a, czyli stopień dysocjacji, który przecież mamy obliczyć! Przekształćmy to i dokończmy obliczenia.

Zakłada się, że gdy stopień dysocjacji jest mniejszy od 1% to założenie, które dokonaliśmy odnośnie mianownika rzeczywiście miało niewielki wpływ na wynik końcowy. Gdyby stopień dysocjacji był większy od 1% to wówczas trzeba by powtórzyć obliczenia i nie dokonywać założeń odnośnie mianownika.

To zadanie nagrałem i wrzuciłem na Youtube. Poniżej link: YouTube  https://www.youtube.com/watch?v=d-zZ85A2tr0

Zapraszam róneiż do odwiedzenia mojego kursu z chemii nieorganicznej poniżej przesyłam link:

https://fizyka-kursy.pl/kurs/chemia-nieorganiczna-1a