Ein Sonderfall der Dissoziation (Zerfallsprozess)Größere Partikel eines Stoffes (Ionen- oder Radikalmoleküle) in kleinere Partikel sind elektrolytische Dissoziationen, bei denen neutrale Moleküle eines Stoffes, Elektrolyt genannt, in einer Lösung (infolge der Einwirkung von Molekülen eines polaren Lösungsmittels) in geladene Partikel zerfallen: Kationen und Anionen. Dies erklärt die Fähigkeit von Elektrolytlösungen, Strom zu leiten.
Es ist üblich, alle Elektrolyte in zwei Gruppen zu unterteilen:schwach und stark. Wasser gehört zu den schwachen Elektrolyten, die Dissoziation von Wasser ist durch eine geringe Anzahl dissoziierter Moleküle gekennzeichnet, da diese recht stabil sind und praktisch nicht in Ionen zerfallen. Reines Wasser (ohne Verunreinigungen) leitet schwach elektrischen Strom. Dies liegt an der chemischen Natur des Moleküls selbst, wenn positiv polarisierte Wasserstoffatome in die elektronische Hülle eines relativ kleinen Sauerstoffatoms eingeführt werden, das negativ polarisiert ist.
Stärke und Schwäche von Elektrolyten wird charakterisiertder Dissoziationsgrad (bezeichnet mit α, oft wird dieser Wert in% von 0 bis 100 oder in Bruchteilen einer Einheit von 0 bis 1 ausgedrückt) - die Fähigkeit, in Ionen zu zerfallen, dh das Verhältnis der Anzahl zerfallener Teilchen zur Anzahl der Teilchen vor dem Zerfall. Substanzen wie Säuren, Salze und Basen zerfallen unter Einwirkung polarer Wassermoleküle vollständig zu Ionen. Die Dissoziation von Wasser geht mit dem Zerfall von H2O-Molekülen in das Proton H + und die Hydroxylgruppe OH- einher. Wenn wir die Elektrolytdissoziationsgleichung in der Form darstellen: M = K ++ A-, dann kann die Wasserdissoziationsgleichung durch die Gleichung ausgedrückt werden: Í2О‹Í ++ ÍН-, und die Gleichung, mit der der Grad der Wasserdissoziationsgleichung berechnet wird, kann in zwei Formen dargestellt werden (durch Konzentration der gebildeten Protonen oder Konzentration der gebildeten Hydroxylgruppen): α = [Н +] / [Н2О] oder α = [ОН -] / [Н2О]. Da der Wert von α nicht nur von der chemischen Natur der Substanz, sondern auch von der Konzentration der Lösung oder ihrer Temperatur abhängt, ist es üblich, über den scheinbaren (imaginären) Dissoziationsgrad zu sprechen.
Склонность молекул слабых электролитов, включая Wasser, zersetzen sich stärker in Ionen, die durch eine Dissoziationskonstante (ein Sonderfall der Gleichgewichtskonstante) gekennzeichnet sind, die üblicherweise als CD bezeichnet wird. Zur Berechnung dieser Menge wird das Gesetz der wirkenden Massen angewendet, das das Verhältnis zwischen den Massen des erhaltenen Materials und des Ausgangsmaterials festlegt. Die elektrolytische Dissoziation von Wasser ist die Zersetzung der ursprünglichen Wassermoleküle in Wasserstoffprotonen und eine Hydroxylgruppe. Daher wird die Dissoziationskonstante durch die folgende Gleichung ausgedrückt: Kd = [H +] • [OH -] / [H2O]. Dieser Wert für Wasser ist konstant und nur temperaturabhängig bei einer Temperatur von 25 ° C, Cd = 1,86 • 10-16.
Kenntnis der Molmasse von Wasser (18 Gramm / Mol) sowieVernachlässigt man die Konzentration dissoziierter Moleküle und nimmt man die Masse von 1 dm3 Wasser pro 1000 g, so kann man die Konzentration nicht dissoziierter Moleküle in 1 dm3 Wasser berechnen: [N2O] = 1000 / 18,0153 = 55,51 mol / dm3. Aus der Dissoziationskonstantengleichung ergibt sich dann das Produkt der Konzentrationen von Protonen und Hydroxylgruppen: [H +] • [OH -] = 1,86 • 10-16 • 55,51 = 1 • 10-14. Beim Extrahieren der Quadratwurzel des erhaltenen Wertes wird die Konzentration der Protonen (Wasserstoffionen) erhalten, die den Säuregrad der Lösung bestimmt und der Konzentration der Hydroxylgruppen entspricht: [H +] = [OH -] = 1 · 10 & supmin; & sup7;
Aber in der Natur gibt es kein Wasser von solcher Reinheit.Aufgrund des Vorhandenseins gelöster Gase oder der Verunreinigung von Wasser durch andere Substanzen (Wasser ist eine Lösung verschiedener Elektrolyte) unterscheidet sich die Konzentration von Wasserstoffprotonen oder die Konzentration von Hydroxylgruppen bei 25 ° C von 1 • 10-7. Das heißt, der Säuregehalt von Wasser beruht nicht nur auf einem Prozess wie der Dissoziation von Wasser. Der Wasserstoffindex ist der negative Logarithmus der Wasserstoffionenkonzentration (pH), der eingeführt wurde, um die Azidität oder Alkalinität von Wasser und wässrigen Lösungen zu bestimmen, da es schwierig ist, Zahlen mit negativen Graden zu verwenden. Für reines Wasser ist der pH-Wert = 7, aber da es in der Natur kein reines Wasser gibt und die Dissoziation von Wasser zusammen mit der Zersetzung anderer gelöster Elektrolyte voranschreitet, kann der pH-Wert kleiner oder größer als 7 sein, dh für Wasser fast pH ≤ 7.
