Wirtualne laboratorium/Chemia/Kwasy i zasady/Stała kwasowa Ka i stopień dysocjacji — prawo Ostwalda
Nobel 1909 — Ostwald

Stała kwasowa Ka i stopień dysocjacji — prawo Ostwalda

Słaby kwas dysocjuje tylko częściowo — miarą są stopień dysocjacji α i stała kwasowa Ka. Wiąże je prawo rozcieńczeń Ostwalda: Ka = α²c/(1−α). Im bardziej rozcieńczymy kwas (mniejsze c), tym większe α — choć Ka pozostaje stałe. Zmień stężenie kwasu i Ka, obserwuj α oraz pH.

Stała kwasowa Ka i stopień dysocjacji — prawo Ostwalda
Chemia · Kwasy i zasady · Stała Kₐ i prawo Ostwalda (CHE.KWAS)
Stężenie kwasu cc0.100 mol/dm³
Stała kwasowa KaK_a1.8·10⁻⁵
Rozcieńczasz słaby kwas (mniejsze cc) — stopień dysocjacji α\alpha:
stężenie c
0.100
stała Kₐ
1.8·10⁻⁵
stopień α
1.33%
pH
2.88
🎯 Wyzwanie: trafuj pH
seria: 0

Dam Ci docelowe pH — dobierz stężenie c i Kₐ, by je uzyskać. [H⁺] = αc, α ≈ √(Kₐ/c).

Co się właśnie stało?

Rozcieńczyłeś słaby kwas, a stopień dysocjacji α\alpha wzrósł. Równowaga HA⇌H++A−\text{HA} \rightleftharpoons \text{H}^+ + \text{A}^- przesunęła się w stronę jonów — mniej cząsteczek „przeszkadza" sobie nawzajem, więc większa ich część się rozpada.

Prawo rozcieńczeń Ostwalda:

Ka=α2c1−αα≈KacK_a=\dfrac{\alpha^2 c}{1-\alpha}\qquad \alpha\approx\sqrt{\dfrac{K_a}{c}}

— dla małych α\alpha (1−α≈11-\alpha \approx 1) stopień dysocjacji rośnie odwrotnie do pierwiastka ze stężenia. Stężenie jonów wodoru i odczyn liczysz z

[H+]=αc,pH=−log⁡(αc).[\text{H}^+]=\alpha c,\qquad pH=-\log(\alpha c).

Słaby kwas vs mocny kwas:

Mocny kwas (HCl, HNO₃) dysocjuje praktycznie całkowicie — α≈1\alpha \approx 1, więc [H+]≈c[\text{H}^+]\approx c i pojęcie Kₐ traci sens (Kₐ ogromne). Słaby kwas ma α≪1\alpha \ll 1 i skończone, małe Kₐ — tylko ułamek cząsteczek jest zjonizowany.

Kₐ i pKₐ jako miara mocy kwasu:

KaK_a to stała równowagi dysocjacji — im większe Kₐ, tym mocniejszy kwas. Wygodnie porównuje się pKa=−log⁡KapK_a=-\log K_a (mniejsze pKₐ ⇒ mocniejszy kwas). Kₐ zależy tylko od temperatury — nie zmienia się przy rozcieńczaniu, zmienia się jedynie α\alpha i [H+][\text{H}^+].

Po co Ci to na maturze:

Zadania o pH słabych kwasów rozwiązujesz właśnie z α≈Ka/c\alpha\approx\sqrt{K_a/c} i [H+]=αc[\text{H}^+]=\alpha c. Chwyt: sprawdź, co jest stałe — Kₐ zawsze — i policz α, a z niego pH. Uważaj na pułapkę: rozcieńczenie zwiększa α, ale mimo to obniża [H⁺] i podnosi pH.

Zapamiętaj: Kₐ = α²c/(1−α) jest stałe w danej temperaturze; rozcieńczanie (mniejsze c) zwiększa stopień dysocjacji α — to prawo rozcieńczeń Ostwalda.

Model poglądowy · Wirtualne laboratorium NexTutor

Spodobał Ci się eksperyment? Udostępnij go.

Jest darmowy — podeślij znajomym ze szkoły.

Teoria i wzory

Stała kwasowa i stopień dysocjacji

Słaby kwas dysocjuje częściowo. Miarą są:

  • stopień dysocjacji α\alpha — ułamek cząsteczek rozłożonych na jony
  • stała kwasowa KaK_a — zależy tylko od temperatury

Prawo rozcieńczeń Ostwalda

Ka=α2c1−αK_a = \dfrac{\alpha^2 c}{1-\alpha} Dla bardzo słabych kwasów (α≪1\alpha \ll 1) upraszcza się do: Ka≈α2c[H+]≈Ka cK_a \approx \alpha^2 c \qquad [\mathrm{H^+}] \approx \sqrt{K_a\,c}

Wpływ rozcieńczania

Im mniejsze stężenie cc, tym większy α\alpha (równowaga przesuwa się ku jonom — reguła przekory), choć KaK_a pozostaje stałe. Im większe KaK_a (mniejsze pKapK_a), tym mocniejszy kwas.

Oznaczenia: KaK_a — stała kwasowa, α\alpha — stopień dysocjacji, cc — stężenie kwasu, [H+][\mathrm{H^+}] — stężenie jonów wodorowych.

Uczysz? Umieść ten eksperyment na swojej stronie.

Darmowy widget — wklej na stronę szkoły, bloga lub notatki. Linkuje do pełnej wersji.

Uczysz w klasie albo korepetujesz? Prowadź uczniów w NexTutor →

Najczęstsze pytania

›

Co to stopień dysocjacji?

Ułamek cząsteczek kwasu, które uległy dysocjacji na jony. Dla mocnego kwasu α≈1, dla słabego α≪1.

›

Dlaczego rozcieńczanie zwiększa α?

Rozcieńczenie przesuwa równowagę dysocjacji w stronę jonów (reguła przekory) — zgodnie z prawem Ostwalda α rośnie przy malejącym c.

›

Co mówi Ka o mocy kwasu?

Im większe Ka (mniejsze pKa), tym mocniejszy kwas — silniej zdysocjowany przy danym stężeniu.