დისოციაცია (ქიმია)

ცოდნა სინათლეა - Knowledge is light - Знание свет -  

                     დისოციაცია (ქიმია)

გომბერგის დიმერის დისოციაცია

ფოსფორის მჟავის დისოციაციის დიაგრამა

ქიმიაში დისოციაცია არის ზოგადი პროცესი, რომლის დროსაც მოლეკულები (ან იონური ნაერთები, როგორიცაა მარილები ან კომპლექსები) გამოიყოფა ან იყოფა სხვა ნივთებად, როგორიცაა ატომები, იონები ან რადიკალები, ჩვეულებრივ, შექცევადი გზით. მაგალითად, როდესაც მჟავა იხსნება წყალში, კოვალენტური ბმა ელექტროუარყოფით ატომსა და წყალბადის ატომს შორის იშლება ჰეტეროლიზური დაშლით, რაც იძლევა პროტონს (H+) და უარყოფით იონს. დისოციაცია ასოციაციის ან რეკომბინაციის საპირისპიროა.

დისოციაციის კონსტატი

შექცევადი დისოციაციისთვის ქიმიურ წონასწორობაში

დისოციაციის კონტსტატი K_d არის დისოცირებულ და არადისოცირებულ ნაერთთან შეფარდება

სადაც ფრჩხილები აღნიშნავენ სახეობების წონასწორულ კონცენტრაციებს.

დისოციაციის ხარისხი

დისოციაციის ხარისხი ${\displaystyle \alpha }$არის ხსნადი ნივთიერების ორიგინალური მოლეკულების ფრაქცია, რომლებიც დაშორდნენ. იგი ჩვეულებრივ მითითებულია ბერძნული სიმბოლოთი α. უფრო ზუსტად, დისოციაციის ხარისხი გულისხმობს გამხსნელი ნივთიერების რაოდენობას, რომელიც იშლება იონებად ან რადიკალებად თითო მოლზე. ძალიან ძლიერი მჟავებისა და ფუძეების შემთხვევაში დისოციაციის ხარისხი იქნება 1-თან ახლოს. ნაკლებად ძლიერ მჟავებსა და ფუძეებს ექნებათ დისოციაციის ნაკლები ხარისხი. არსებობს მარტივი კავშირი ამ პარამეტრსა და van't Hoff ფაქტორს შორის ${\displaystyle i}$. თუ გამხსნელი ნივთიერება იშლება ${\displaystyle n}$ iიონები, მაშინ

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

მაგალითად, შემდეგი დისოციაციისთვის

როგორც , ეს გვექნებოდა ${\displaystyle i=1+\alpha }$.

მარილების დაშლა ხსნარში, როგორიცაა წყალი, ნიშნავს ანიონებისა და კატიონების განცალკევებას. მარილის აღდგენა შესაძლებელია გამხსნელის აორთქლების გზით.

ელექტროლიტი ეხება ნივთიერებას, რომელიც შეიცავს თავისუფალ იონებს და შეიძლება გამოყენებულ იქნას როგორც ელექტროგამტარ საშუალება. ხსნადი ნივთიერების უმეტესი ნაწილი არ იშლება სუსტ ელექტროლიტში, მაშინ როცა ძლიერ ელექტროლიტში ხსნადი ნივთიერების უფრო მაღალი თანაფარდობა იშლება თავისუფალი იონების წარმოქმნით.

სუსტი ელექტროლიტი არის ნივთიერება, რომლის ხსნარი ხსნარში ძირითადად არსებობს მოლეკულების სახით (რომლებიც, როგორც ამბობენ, "გაუნაწილებელი"), მხოლოდ მცირე ნაწილით იონების სახით. მხოლოდ იმიტომ, რომ ნივთიერება არ იშლება, არ აქცევს მას სუსტ ელექტროლიტად. ძმარმჟავა (CH3COOH) და ამონიუმი (NH

+4)are good examples. Acetic acid is extremely soluble in water, but most of the compound dissolves into molecules, rendering it a weak electrolyte. Weak bases and weak acids are generally weak electrolytes. In an aqueous solution there will be some CH3COOH and some  CH3COO− და H+.

ძლიერი ელექტროლიტი არის ხსნადი, რომელიც არსებობს ხსნარში მთლიანად ან თითქმის მთლიანად იონების სახით. ისევ და ისევ, ელექტროლიტის სიძლიერე განისაზღვრება, როგორც ხსნარის პროცენტი, რომელიც არის იონები და არა მოლეკულები. რაც უფრო მაღალია პროცენტი, მით უფრო ძლიერია ელექტროლიტი. ამრიგად, მაშინაც კი, თუ ნივთიერება არ არის ძალიან ხსნადი, მაგრამ მთლიანად იშლება იონებად, ნივთიერება განისაზღვრება, როგორც ძლიერი ელექტროლიტი. მსგავსი ლოგიკა ვრცელდება სუსტ ელექტროლიტზე. ძლიერი მჟავები და ფუძეები კარგი მაგალითია, მაგ HCl და H2SO4. ეს ყველაფერი იონების სახით იარსებებს წყალში.

აირები

გაზებში დისოციაციის ხარისხი აღინიშნება α სიმბოლოთი, სადაც α აღნიშნავს გაზის მოლეკულების პროცენტს, რომლებიც დისოცირდებიან. სხვადასხვა ურთიერთობებს შორის K_p და α არსებობს განტოლების სტოიქიომეტრიის მიხედვით. დიატროგენის ტეტროქსიდის მაგალითი (N2O4) დაშლა აზოტის დიოქსიდამდე (NO2) იქნება აღებული.

თუ დიატროგენის ტეტროქსიდის საწყისი კონცენტრაციაა 1მოლი ლიტრზე, ეს შემცირდება α წონასწორობის მიცემისას, სტოქიომეტრიით, α მოლი დან NO2. წონასწორობის მუდმივი (წნევის თვალსაზრისით) მოცემულია განტოლებით$${\displaystyle K_p=\frac{p({\text{NO}}_2^{}{)}^2}{p{\text{N}}_2^{}{\text{O}}_4^{}}}$$

სადაც p წარმოადგენს ნაწილობრივ წნევას. მაშასადამე, ნაწილობრივი წნევის განსაზღვრის მეშვეობით და pT-ის გამოყენებით მთლიანი წნევის და x-ის მოლური ფრაქციის წარმოსადგენად;

მოლის საერთო რაოდენობა წონასწორობაში არის (1 – α) + 2α, რაც უდრის 1 + α. ამრიგად, მოლური ფრაქციების ჩანაცვლება ფაქტობრივი მნიშვნელობებით α-ს თვალსაზრისით და გამარტივება;

ეს განტოლება შეესაბამება Le Chatelier-ის პრინციპს. Kp დარჩება მუდმივი ტემპერატურასთან ერთად. სისტემაში წნევის დამატება გაზრდის pT-ს მნიშვნელობას, ამიტომ α უნდა შემცირდეს, რომ Kp მუდმივი იყოს. სინამდვილეში, წონასწორობის წნევის გაზრდა ხელს უწყობს მარცხნივ გადასვლას, რაც ხელს უწყობს დიატროგენის ტეტროქსიდის წარმოქმნას (რადგან წონასწორობის ამ მხარეს ნაკლები წნევაა, რადგან წნევა მოლების რაოდენობის პროპორციულია) და შესაბამისად მცირდება α დისოციაციის ხარისხი.

Acids in aqueous solution

მჟავა დისოციაციის მუდმივი

წყლის გამხსნელში მჟავის რეაქცია ხშირად აღწერილია როგორც დისოციაცია

სადაც HA არის პროტონმჟავა, როგორიცაა ძმარმჟავა, CH3COOH. ორმაგი ისარი ნიშნავს, რომ ეს არის წონასწორობის პროცესი, დისოციაცია და რეკომბინაცია ერთდროულად ხდება. ეს ნიშნავს, რომ მჟავას დისოციაციის მუდმივია

თუმცა უფრო მკაფიო აღწერას გვაწვდის ბრონსტედ-ლოურის მჟავა-ფუძის თეორია, რომელიც აკონკრეტებს, რომ პროტონი H+ არ არსებობს როგორც ასეთი ხსნარში, არამედ მიღებულია წყლის მოლეკულის მიერ (დაკავშირებული) ჰიდრონიუმის იონის H3O+-ის შესაქმნელად.ამიტომ რეაქცია შეიძლება დაიწეროს როგორც

და უკეთესად აღწერილია, როგორც იონიზაცია ან იონების წარმოქმნა (იმ შემთხვევისთვის, როდესაც HA არ აქვს წმინდა მუხტი). წონასწორობის მუდმივია მაშინ

სადაც  არ შედის, რადგან განზავებულ ხსნარში გამხსნელი არსებითად სუფთა სითხეა ერთი თერმოდინამიკური აქტივობით.

Ka-ს სხვადასხვაგვარად უწოდებენ დისოციაციის მუდმივას, მჟავას იონიზაციის მუდმივას, მჟავიანობის მუდმივას ან იონიზაციის მუდმივას. ის ემსახურება მჟავას სიძლიერის ინდიკატორს: ძლიერ მჟავებს აქვთ Ka-ს უფრო მაღალი მნიშვნელობა (და დაბალი pKa).

ფრაგმენტაცია

მოლეკულის ფრაგმენტაცია შეიძლება მოხდეს ჰეტეროლიზის ან ჰომოლიზის პროცესით.Receptors

რეცეპტორები არის ცილები, რომლებიც აკავშირებენ მცირე ლიგანდებს. დისოციაციის მუდმივი Kd გამოიყენება, როგორც ლიგანდის აფინურობის მაჩვენებელი რეცეპტორთან. რაც უფრო მაღალია ლიგანდის აფინურობა რეცეპტორთან მით უფრო დაბალია Kd მნიშვნელობა (და უფრო მაღალია pKd მნიშვნელობა).

იხ. ვიდეო - How To Write The Dissociation Equations of Ionic Compounds