Grado di dissociazione

Si definisce grado di dissociazione, simboleggiato dalla lettera greca ${\displaystyle {\boldsymbol {\alpha }}}$, il rapporto tra la quantità di sostanza dissociata ${\displaystyle n_{\mathrm {d} }}$ e la quantità di sostanza inizialmente presente ${\displaystyle n_{0}}$ (entrambe misurate in moli):^[1]

${\displaystyle \alpha ={\frac {n_{\mathrm {d} }}{n_{0}}}}$

Questa grandezza adimensionale viene utilizzata per descrivere l'effettivo comportamento di un elettrolita debole che in soluzione si dissocia parzialmente o nel caso della dissociazione termica dei gas.

Il grado di dissociazione è legato al coefficiente di van 't Hoff (o "fattore di dissociazione") ${\displaystyle i}$ dalla relazione

${\displaystyle i=1+\alpha (\nu -1)}$,

in cui ${\displaystyle \nu }$ rappresenta il numero di moli formate dalla dissociazione di ogni mole di sostanza, ricavabile dalla relazione stechiometrica.

Il grado di dissociazione è funzione della temperatura e della pressione.

Il grado di dissociazione può assumere valori compresi tra 0 e 1, dove il valore zero corrisponde a un non elettrolita o assenza di dissociazione e il valore 1 è il grado di massima dissociazione (teoricamente a diluizione infinita).^[2][3] In riferimento a 100 moli iniziali di sostanza, ${\displaystyle \alpha }$ può essere espresso in termini percentuali (in quest'ultimo caso assumerà valori tra 0 e 100).

Relazione con la costante di dissociazione

Andamento del grado di dissociazione, α, in funzione della diluizione 1/C. A diluizione infinita, α tende ad 1 (dissociazione totale).

Consideriamo, per esempio, la generica reazione di dissociazione di un acido debole:

${\displaystyle {\ce {HA\rightleftharpoons {H^{+}}+A^{-}}}}$

Possiamo schematizzare le quantità delle varie specie chimiche, presenti nelle diverse fasi della reazione, utilizzando la seguente tabella:

	HA	H+	A-
Moli iniziali	n0	0	0
Variazione di moli per reazione	- αn0	+ αn0	+ αn0
Moli all'equilibrio	n0 - αn0	αn0	αn0

Le varie concentrazioni molari (C) risultano:

${\displaystyle [HA]={\frac {n_{0}(1-\alpha )}{V}}=C(1-\alpha )}$

${\displaystyle [A^{-}]={\frac {\alpha n_{0}}{V}}=\alpha C}$

${\displaystyle [H^{+}]={\frac {\alpha n_{0}}{V}}=\alpha C}$

calcolando la costante di dissociazione, ${\displaystyle K_{\mathrm {a} }}$, si ottiene:^[2]

${\displaystyle K_{\mathrm {a} }={\frac {[A^{-}][H^{+}]}{[HA]}}={\frac {\alpha C\alpha C}{C(1-\alpha )}}={\frac {\alpha ^{2}C}{1-\alpha }}}$

Allo stesso modo è possibile mettere in relazione la costante di dissociazione basica, ${\displaystyle K_{\mathrm {b} }}$, con il grado di dissociazione dell'elettrolita o la costante di dissociazione termica di un gas con il grado di dissociazione del gas stesso.

${\displaystyle \alpha }$ è un parametro facilmente calcolabile tramite misure pratiche di conduttività ionica o sfruttando le proprietà colligative.