Prawo rozcieńczeń Ostwalda

Prawo rozcieńczeń Ostwalda – przybliżona zależność stałej dysocjacji ${\displaystyle K}$ słabego elektrolitu od jego stopnia dysocjacji ${\displaystyle \alpha }$ i stężenia ${\displaystyle C}$^[1].

• Dla elektrolitu binarnego (dwujonowego) opisuje je wzór^[1][2][3][4]:

${\displaystyle K={\frac {\alpha ^{2}C}{1-\alpha }}.}$

(1)

• Dla elektrolitu trójjonowego^[1]:

${\displaystyle K={\frac {4\alpha ^{3}C^{2}}{1-\alpha }}.}$

(2)

Prawo rozcieńczeń Ostwalda stosuje się m.in. do obliczeń dysocjacji słabych kwasów i zasad, a także do hydrolizy ich soli.

Równanie to spełnione jest jedynie w rozcieńczonych roztworach słabych elektrolitów, gdyż:

• pomija wpływ siły jonowej roztworu na współczynniki aktywności – powinno się używać aktywności zamiast stężeń,
• pomija jony będące wynikiem autodysocjacji rozpuszczalnika (wody) – niedopuszczalne dla bardzo małych stężeń elektrolitu porównywalnych ze stężeniem jonów w czystym rozpuszczalniku.

Zależność ta została wyprowadzona przez Wilhelma Ostwalda w 1888 r. na podstawie teorii dysocjacji elektrolitycznej.

Bardzo słabe elektrolity

Jeżeli ${\displaystyle \alpha \ll 1,}$ (wartości graniczne stopnia dysocjacji, od których można wprowadzić uproszczenie, podaje się różnie, np. 0,005^[5], 0,025^[6] lub 0,05^{[a][8][9][10]}) wówczas wyrażenie ${\displaystyle 1-\alpha \approx 1}$ i równanie (1) można rozwiązać w sposób przybliżony^[2][3][4]:

${\displaystyle {\frac {K}{C}}\approx \alpha ^{2},}$

skąd otrzymuje się stopień dysocjacji ${\displaystyle \alpha {:}}$

${\displaystyle \alpha \approx {\sqrt {\frac {K}{C}}}}$

oraz stężenie formy zdysocjowanej ${\displaystyle \alpha C{:}}$

${\displaystyle C_{\mathrm {zdys.} }=\alpha C\approx {\sqrt {KC}}.}$

Dla równania (2) dla ${\displaystyle \alpha \ll 1}$ można zastosować analogiczne uproszczenie, uzyskując:

${\displaystyle \alpha \approx {\sqrt[{3}]{\frac {K}{4C^{2}}}}.}$

Zobacz też

• reguła przekory

Uwagi

1. Dla α < 0,05 zastosowanie wzoru przybliżonego wprowadza błąd poniżej 3%^[7].

Przypisy

1. Ostwalda prawo rozcieńczeń. W: Encyklopedia techniki. Chemia. Warszawa: WNT, 1965, s. 505.
2. Adam Bielański: Podstawy chemii nieorganicznej. Wyd. 5. Warszawa: PWN, 2002, s. 344–345. ISBN 83-01-13654-5.
3. JohnJ. Daintith JohnJ. (red.), A Dictionary of Chemistry, wyd. 6, Oxford University Press, 2008, s. 391–392, ISBN 978-0-19-920463-2 (ang.).
4. G.G. Job G.G., RR. Rŭffler RR., Physical Chemistry from a Different Angle. Introducing Chemical Equilibrium, Kinetics and Electrochemistry by Numerous Experiments, Springer, 2016, s. 511, DOI: 10.1007/978-3-319-15666-8, ISBN 978-3-319-15666-8 (ang.).
5. Równowagi w roztworach wodnych [online], Pomorski Uniwersytet Medyczny w Szczecinie [dostęp 2021-05-24].
6. PiotrP. Cysewski PiotrP., Wykład z Chemii Ogólnej i Nieorganicznej. Część 4. Równowagi w wodnych roztworach elektrolitów [online], Uniwersytet Mikołaja Kopernika w Toruniu, Collegium Medicum w Bydgoszczy [dostęp 2021-05-24].
7. AleksandraA. Wiśniewska AleksandraA., Równowagi w wodnych roztworach elektrolitów, [w:] Chemia ogólna i nieorganiczna. Ćwiczenia rachunkowe, wyd. I, Gdańsk: Wydawnictwo Politechniki Gdańskiej, 2019, ISBN 978-83-7348-795-6, OCLC 1150742965 [dostęp 2021-05-24]. Brak numerów stron w książce
8. EwelinaE. Nowak EwelinaE., Reakcje dysocjacji elektrolitycznej, [w:] Materiały dydaktyczne na zajęcia wyrównawcze z chemii dla studentów pierwszego roku kierunku zamawianego Inżynieria Środowiska w ramach projektu „Era inżyniera – pewna lokata na przyszłość”, Uniwersytet Rolniczy im. Hugona Kołłątaja w Krakowie.
9. Zależność między stopniem dysocjacji i wartością wyrażenia Co/K [online], Matura z Palladium [dostęp 2021-05-24].
10. TomaszT. Brylewski TomaszT., Równowagi jonowe w wodnych roztworach elektrolitów, część II, AGH [dostęp 2021-05-24]. Brak numerów stron w książce