- Home
- >
- Blog
- >
- Korepetycje z Chemii
- >
- Prawo rozcieńczeń Ostwalda –...
Wprowadzenie do prawa rozcieńczeń Ostwalda
Prawo rozcieńczeń Ostwalda to jedno z podstawowych praw opisujących zachowanie słabych elektrolitów w roztworach wodnych. Dotyczy związków, które nie dysocjują całkowicie, takich jak słabe kwasy i słabe zasady.
Zgodnie z tym prawem:
- Im bardziej rozcieńczony roztwór, tym większy stopień dysocjacji.
- Prawo nie dotyczy mocnych elektrolitów (np. HCl, NaOH), które ulegają całkowitej dysocjacji.
- Dotyczy związków, dla których ustalona jest stała dysocjacji (Ka lub Kb).
Prawo to zostało sformułowane przez Wilhelma Ostwalda, laureata Nagrody Nobla z chemii, i pozwala w prosty sposób przewidzieć, jak zmiana stężenia wpływa na rozpad cząsteczek na jony.
Prawo rozcieńczeń Ostwalda – definicja
Prawo rozcieńczeń Ostwalda opisuje ilościową zależność między stopniem dysocjacji a stężeniem roztworu słabego elektrolitu.
Prawo rozcieńczeń Ostwalda – definicja:
Stopień dysocjacji słabego elektrolitu wzrasta wraz z rozcieńczeniem roztworu, a związek ten opisuje poniższy wzór:
| Symbol | Znaczenie |
|---|---|
K | stała dysocjacji (Ka lub Kb) |
α | stopień dysocjacji |
c | stężenie molowe elektrolitu |
Wzór:
K = (α² · c) / (1 − α)
W praktyce, dla bardzo małych wartości α (czyli dla bardzo słabych kwasów/zasa), wzór można uprościć:
K ≈ α² · c
To uproszczenie obowiązuje, gdy α < 0,05, czyli gdy stopień dysocjacji jest mniejszy niż 5%.
Wzory i przekształcenia prawa rozcieńczeń Ostwalda
Wzór na prawo rozcieńczeń Ostwalda pozwala powiązać ze sobą trzy wielkości:
- stężenie elektrolitu (
c), - jego stopień dysocjacji (
α), - oraz stałą dysocjacji (
K).
Poniżej znajduje się wzór na prawo rozcieńczeń Ostwalda w podstawowej formie:
K = (α² · c) / (1 − α)
Ten wzór można przekształcić, aby łatwiej obliczyć dowolną z trzech wartości:
| Obliczana wartość | Przekształcony wzór |
|---|---|
| α | α = √(K / c) (przy α < 5%) |
| c | c = K / α² (przy α < 5%) |
| K | K ≈ α² · c (przy α < 0,05) |
To uproszczenie (K ≈ α² · c) nazywamy często „uproszczonym prawem rozcieńczeń Ostwalda” i można je stosować, gdy:
- stopień dysocjacji
α < 0,05(czyli mniej niż 5%), - lub
c / K > 400, co również oznacza bardzo słabe elektrolity.
Dzięki tym wzorom można obliczać stężenia, stałe dysocjacji i stopień dysocjacji w zadaniach maturalnych i olimpiadach chemicznych.
Prawo rozcieńczeń Ostwalda – zadania i przykłady
Przykład 1: Obliczanie stopnia dysocjacji
Dany jest słaby kwas o stężeniu c = 0,1 mol/dm³, dla którego Ka = 1,0 · 10⁻⁵. Oblicz stopień dysocjacji.
Rozwiązanie:
- Używamy uproszczonego wzoru:
α = √(Ka / c) α = √(1,0 · 10⁻⁵ / 0,1) = √(1,0 · 10⁻⁴) = 0,01- Odpowiedź: Stopień dysocjacji wynosi 1%.
Przykład 2: Obliczanie Ka na podstawie α i c
Dla słabego kwasu etanowego stopień dysocjacji wynosi α = 0,04, a stężenie c = 0,2 mol/dm³. Oblicz Ka.
Rozwiązanie:
Ka ≈ α² · cKa ≈ (0,04)² · 0,2 = 0,0016 · 0,2 = 3,2 · 10⁻⁴- Odpowiedź: Stała dysocjacji kwasu wynosi
Ka = 3,2 · 10⁻⁴.
📌 Uwaga:
Zawsze upewnij się, że można stosować uproszczenia. Sprawdź, czy α < 0,05 lub c / Ka > 400.
Typowe błędy w zadaniach:
- Brak sprawdzenia warunku uproszczenia.
- Mylenie
αzKa– to różne wielkości! - Używanie wzorów do mocnych kwasów, które nie podlegają temu prawu.
Potrzebujesz profesjonalnego wsparcia w nauce chemii? Skorzystaj z korepetycji z chemii, aby dobrać indywidualny plan nauki, doświadczonego korepetytora i przygotować się do sprawdzianów, matury z chemii lub egzaminów wstępnych.
Prawo rozcieńczeń Ostwalda - podsumowanie
Prawo rozcieńczeń Ostwalda jest jednym z fundamentów analizy słabych elektrolitów, takich jak słabe kwasy i zasady. Jego zrozumienie pozwala skutecznie przewidywać zachowanie roztworów w zależności od ich stężenia.
Kluczowe informacje:
- Prawo rozcieńczeń Ostwalda dotyczy słabych elektrolitów.
- Wraz ze spadkiem stężenia (
c), stopień dysocjacji (α) rośnie. - Prawo nie ma zastosowania dla mocnych kwasów i mocnych zasad (tam α = 1).
- Wzór na prawo rozcieńczeń Ostwalda to:
K = (α² · c) / (1 − α) - Dla α < 0,05 można stosować uproszczony wzór:
K ≈ α² · c
| Wielkość | Symbol | Jednostka | Opis |
|---|---|---|---|
| Stopień dysocjacji | α | – (bez jednostki) | Ile cząsteczek ulega dysocjacji |
| Stężenie elektrolitu | c | mol/dm³ | Wyjściowe stężenie związku |
| Stała dysocjacji | K | mol/dm³ (lub inna) | Charakterystyczna wartość dla danego związku |
Najważniejsze zależności:
- Gdy c ↓ to α ↑ → rozcieńczanie zwiększa dysocjację.
- Gdy c ↑ to α ↓ → zagęszczanie zmniejsza dysocjację.
- Prawo obowiązuje tylko dla słabych kwasów/zasad.
Znajomość wzoru na prawo rozcieńczeń Ostwalda oraz jego przekształceń to podstawa w wielu zadaniach obliczeniowych i pytaniach teoretycznych na maturze.
FAQ
To zależność matematyczna opisująca powiązanie między stężeniem słabego elektrolitu, jego stopniem dysocjacji i stałą dysocjacji. Umożliwia przewidywanie, jak bardzo substancja się dysocjuje w zależności od rozcieńczenia.
Nie. Obowiązuje wyłącznie dla słabych kwasów i zasad. Mocne elektrolity (jak HCl, NaOH) dysocjują całkowicie i nie podlegają tej zasadzie.
Pełny wzór: Ka = (α² · c) / (1 − α)
Uproszczony (dla α < 5%): Ka ≈ α² · c
Można też przekształcać do: α = √(Ka / c)
To warunek pozwalający na uproszczenie wzoru prawa rozcieńczeń Ostwalda. Oznacza, że mniej niż 5% cząsteczek ulega dysocjacji – przypadek typowy dla bardzo słabych elektrolitów.
Stosowanie prawa do mocnych elektrolitów.
Niezastosowanie warunku uproszczenia.
Mylenie Ka z α.
Nieumiejętność przekształcania wzorów.
Źródła
