ความแตกแยกของน้ำคืออะไร?

กรณีพิเศษของการแยกตัว (กระบวนการสลายตัวอนุภาคขนาดใหญ่ของเรื่อง - ไอออนโมเลกุลหรืออนุมูล - เพื่ออนุภาคขนาดเล็ก) คือแยกออกจากกันด้วยไฟฟ้าโดยโมเลกุลที่รู้จักกันกลางอิเล็กโทรไลในการแก้ปัญหา (จากผลกระทบของโมเลกุลตัวทำละลายที่ขั้วโลก) ทำลายขึ้นเป็นอนุภาคที่มีประจุ: ไพเพอร์และแอนไอออน นี้จะอธิบายถึงความสามารถในการแก้ปัญหาของอิเล็กโทรไลเป็นตัวนำไฟฟ้า

เป็นที่ยอมรับในการแบ่งอิเล็กโทรไลทั้งหมดออกเป็นสองกลุ่ม: อ่อนแอและแข็งแรง น้ำหมายถึงอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนแอการแยกตัวของน้ำเป็นลักษณะของโมเลกุลที่แยกตัวออกมาเล็กน้อยเนื่องจากมีความคงตัวอย่างสม่ำเสมอและแทบจะไม่สลายตัวเป็นไอออน น้ำบริสุทธิ์ (ไม่มีสิ่งสกปรก) ทำให้กระแสไฟฟ้าอ่อน นี่เป็นเพราะลักษณะทางเคมีของโมเลกุลตัวเองเมื่ออะตอมของไฮโดรเจนโพลาไรเซชั่นเชิงบวกถูกฝังอยู่ในเปลือกอิเล็กตรอนของอะตอมออกซิเจนที่ค่อนข้างเล็กซึ่งเป็นโพลาไรเซชันเชิงลบ

ความแข็งแรงและจุดอ่อนของอิเล็กโทรไลต์เป็นลักษณะองศาของความแตกแยก (แสดงโดยαมักมีค่าเป็น 0 ถึง 100 หรือเศษส่วนของความเป็นอันหนึ่งอันเดียวกันตั้งแต่ 0 ถึง 1) - ความสามารถในการสลายตัวเป็นไอออนนั่นคืออัตราส่วนของจำนวนอนุภาคเน่าเปื่อยต่อจำนวนอนุภาคก่อนที่จะสลายตัว สารเช่นกรดเกลือและเบสภายใต้อิทธิพลของโมเลกุลของน้ำขั้วแบ่งออกเป็นไอออนได้อย่างสมบูรณ์ การแยกตัวของน้ำจะมาพร้อมกับการสลายโมเลกุลของ H2O ลงในโปรตอน H + และกลุ่มไฮดรอกซิล OH- ถ้าเราแสดงสมการการแยกตัวของอิเลคโตรไลท์ในรูป: M = K ++ A- แล้วการแยกตัวของน้ำสามารถแสดงได้จากสมการ: H2O + H ++ OH- และสมการที่ระดับของการแยกตัวของน้ำสามารถคำนวณได้ในสองรูปแบบ ความเข้มข้นของโปรตอนที่เกิดขึ้นหรือความเข้มข้นของกลุ่มไฮดรอกซีที่เกิดขึ้น): α = [H +] / [H2O] หรือα = [OH -] / [H2O] เนื่องจากขนาดของαจะได้รับผลกระทบไม่เพียง แต่ตามลักษณะทางเคมีของสารเคมีเท่านั้น แต่ยังรวมถึงความเข้มข้นของสารละลายหรืออุณหภูมิมันเป็นเรื่องธรรมดาที่จะพูดถึงระดับการแยกตัวออก (จินตนาการ)

แนวโน้มของโมเลกุลของอิเล็กโทรไลต์อ่อนรวมถึง(โดยเฉพาะกรณีที่ค่าคงที่ของค่าคงที่) ซึ่งโดยปกติจะเรียกว่า Kd ในการคำนวณค่านี้จะมีการใช้กฎการแสดงมวลชนซึ่งจะกำหนดอัตราส่วนระหว่างมวลของสารที่ได้และสารเริ่มต้น ความคลาดเคลื่อนทางไฟฟ้าของน้ำคือการสลายตัวของโมเลกุลของน้ำที่เป็นโปรตอนไฮโดรเจนและกลุ่มไฮดรอกซิลดังนั้นค่าคงที่ของการแยกตัวจะแสดงโดยสมการดังนี้ Kd = [H +] • [OH -] / [H2O] ค่านี้สำหรับน้ำมีค่าคงที่และขึ้นอยู่กับอุณหภูมิที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียส Kd = 1.86 • 10-16

รู้ถึงมวลโมเลกุลของน้ำ (18 กรัมต่อโมล) และไม่สนใจความเข้มข้นของโมเลกุลพ้นและสละมวลของ 1 dm3 ของน้ำต่อ 1000 กรัมเราสามารถคำนวณความเข้มข้นของโมเลกุล undissociated ใน 1 dm3 น้ำ [H2O] = 1000 / 18.0153 = 55.51 mol / dm3 ความเข้มข้นของผลิตภัณฑ์แล้วจากสมการของการแยกตัวออกอย่างต่อเนื่องสามารถพบโปรตอนและกลุ่มไฮดรอก: [H +] • [OH -] = 1,86 • 10-16 • 55,51 = 1 • 10-14 เมื่อสกัดรากที่สองของความเข้มข้นที่ได้รับความคุ้มค่าที่เกิดจากโปรตอน (ไฮโดรเจนไอออน) ซึ่งเป็นตัวกำหนดความเป็นกรดของการแก้ปัญหาและความเข้มข้นของกลุ่มไฮดรอกซิเท่ากับ: [H +] = [OH -] = 1 • 10-7

แต่ในธรรมชาติของน้ำที่มีความบริสุทธิ์ดังกล่าวไม่มีอยู่จริง(ในความเป็นจริงน้ำเป็นสารละลายอิเล็กโทรไลต์ต่างๆ) ดังนั้นที่อุณหภูมิ 25 องศาเซลเซียสความเข้มข้นของโปรตอนไฮโดรเจนหรือความเข้มข้นของกลุ่มไฮดรอกซิลแตกต่างจาก 1 • 10-7 นั่นคือความเป็นกรดของน้ำเนื่องจากการไหลไม่เพียง แต่ของกระบวนการเช่นการแยกตัวของน้ำ ดัชนีไฮโดรเจนเป็นลอการิทึมเชิงลบของความเข้มข้นของไอออนไฮโดรเจน (pH) จะนำมาใช้เพื่อประเมินความเป็นกรดหรือความเป็นด่างของน้ำและสารละลายเนื่องจากเป็นเรื่องยากที่จะใช้ตัวเลขที่มีองศาลบ สำหรับน้ำบริสุทธิ์ pH = 7 แต่เนื่องจากไม่มีน้ำบริสุทธิ์ในธรรมชาติและความแตกแยกของน้ำที่เกิดขึ้นพร้อมกับการละลายของอิเล็กโทรไลต์ที่ละลายอื่น ๆ ดัชนีไฮโดรเจนอาจน้อยกว่าหรือมากกว่า 7 นั่นคือสำหรับน้ำในทางปฏิบัติ pH ≠ 7