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電離平衡

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電離平衡是一種化學現象,通常發生在具有極性共價鍵化合物溶於中的情況。

電離平衡示意圖

概念與定義

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具有極性共價鍵的弱電解質(例如部分弱酸弱鹼)溶於水時,其分子可以微弱電離離子;同時,溶液中的相應離子也可以結合成分子。一般地,自上述反應開始起,弱電解質分子電離出離子的速率不斷降低,而離子重新結合成弱電解質分子的速率不斷升高,當兩者的反應速率相等時,溶液便達到了電離平衡。此時,溶液中電解質分子的濃度與離子的濃度分別處於穩定狀態,不再發生變化。

用簡單的語言概括電離平衡的定義,即:在一定條件下,弱電解質的離子化速率等於其分子化速率。

在右側的示意圖中,橫軸表示反應時間,縱軸表示反應速率,曲線v1表示弱電解質分子電離出離子的速率,曲線v2表示離子結合成弱電解質分子的速率。如圖所示,經過時間t0,兩個反應的速率相等,此時溶液達到電離平衡。

平衡方向的改變

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在上述反應過程中,弱電解質分子電離與離子結合成為分子,二者共同構成一組可逆反應。常以弱電解質分子電離出離子的反應方向為正反應方向,以離子重新結合成弱電解質分子的反應方向為逆反應方向。

與化學平衡一樣,電離平衡是可以因為條件變化(如濃度、溫度、酸鹼性等)而移動的。

以下列表歸納了外界條件變化對電離平衡及c(H+)的影響,這裏假設弱電解質AB可以電離成(A+)和(B),且電離過程吸熱,則

電離方程式 AB=(可逆反應)=(A+)+(B)
條件改變內容 v(正),v(逆)關係 平衡移動方向
增大c(AB) v(正)>v(逆) 向右
減小c(AB) v(正)<v(逆) 向左
增大c(A+) v(正)<v(逆) 向左
減小c(A+) v(正)>v(逆) 向右
增大c(B) v(正)<v(逆) 向左
減小c(B) v(正)>v(逆) 向右
稀釋溶液 v(正)>v(逆) 向右
升高溫度 v(正)>v(逆) 向右
降低溫度 v(正)<v(逆) 向左

為了便於理解,可以參考醋酸(CH3COOH)的電離平衡,將CH3COOH代入上表的AB,將H+代入A+,將CH3COO代入B

另外,電離平衡也遵循勒夏特列原理

示例

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  • 醋酸電離成氫離子和醋酸根離子

  • 氨水電離成銨根離子和氫氧根離子

  • 磷酸的分步電離

多元弱酸、弱鹼的酸鹼性主要是由其第一步電離所決定的,因為每一步的電離常數(K電離)往往相差104 - 105倍。

參見

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