电离度(ionization degree)是指弱电解质在溶液里达到电离平衡时,已电离的电解质分子数占原来总分子数(包括已电离的和未电离的)的百分数。其计算公式为:
\[ \alpha = \left( \frac{\text{已电离的弱电解质分子数}}{\text{原弱电解质分子数}} \right) \times 100\% \]
具体步骤如下:
1. 确定溶液中已电离的弱电解质分子数。
2. 确定溶液中原来的弱电解质分子总数(包括已电离的和未电离的)。
3. 将已电离的分子数除以总分子数,再乘以100%,得到电离度。
例如,对于一元弱酸HA,如果溶液中HA的物质的量为nC mol,那么未电离的HA的物质的量为(C - nC) mol,已电离的HA的物质的量为nC mol。因此,HA的电离度为:
\[ \alpha = \left( \frac{n}{n + (C - n)} \right) \times 100\% = \left( \frac{n}{C} \right) \times 100\% = \left( \frac{n}{1000} \text{ mol} \right) \times 100\% = \left( \frac{n}{C} \right)\% \]
其中,C为HA的浓度(mol/L)。
对于弱碱,计算方法与弱酸类似,只是将分子数替换为相应的氢氧根离子数。
此外,对于多元弱酸和弱碱,电离度通常是分步计算的,每一步的电离度都会受到相应电离常数的影响。在实际应用中,如果浓度较高(例如c/Ka或c/Kb ≥ 500),可以采用近似公式来计算电离度,例如:
\[ \alpha = \frac{[H^+]}{c} \quad \text{或} \quad \alpha = \frac{[OH^-]}{c} \]
其中,[H^+]和[OH^-]分别为溶液中的氢离子和氢氧根离子浓度,c为溶液的浓度。
这些公式和步骤可以帮助你准确地计算不同弱电解质在水溶液中的电离度。