Йонний добуток води. Водневий показник рН

Вода – це слабкий електроліт. Процес дисоціації можна представити наступною схемою:

Н₂О ↔ Н⁺ + ОН^-

Запишемо константу електролітичної дисоціації для даного рівняння:

або

Константа електролітичної дисоціації води Н₂О при 25⁰С дорівнює 1,8·10^-16. Концентрація недисоційованих молекул води практично дорівнює її молярній концентрації. Молярна концентрація води обчислюється як відношення маси 1 л води (1000 г) до її молярної маси (18 г/моль) і дорівнює 55,56 моль/л:

, тобто

Рівняння К_д води приймає вигляд:

Якщо позначити К_w , то одержимо:

Величину К_w називають йонним добутком води. Концентрація йонів Гідрогену дорівнює концентрації гідроксид йонів:

моль/л

У нейтральному середовищі [H⁺]=[OH⁻]=10⁻⁷, якщо ж до води додати розчин якої-небудь кислоти, то концентрація йонів Гідрогену збільшиться, що призведе до зменшення концентрації гідроксид йонів, тобто [H⁺ ] > [OH⁻ ], проте добуток концентрацій цих йонів залишиться сталим. Наприклад, у разі додавання до води 0,001 М розчину хлоридної кислоти концентрація йонів Гідрогену буде визначатися загальною концентрацією кислоти, тобто [H⁺] = 10^-3 моль/л, а концентрацію гідроксид йонів можна знайти зі співвідношення:

Урозчинах лугів концентрація йонів Гідрогену значно менша, ніж концентрація гідроксид йонів. Наприклад, у 0,001 М розчині натрій гідроксиду концентрація гідроксид йонів дорівнює концентрації лугу, тобто [OH^-]=10^-3моль/л, а концентрація йонів Гідрогену:

Проводити розрахунки концентрації йонів Гідрогену та гідроксид йонів через від`ємний ступінь не зручно – дуже малі дробові числа. Тому, за пропозицією Серенсена (1909) стали використовувати водневий показник рН – від’ємний десятковий логарифм концентрації іонів Гідрогену:

рН= - lg [Н⁺]

Аналогічно виражають концентрацію гідроксо-іонів (гідроксильний показник):

рОН = - lg [ОН^-]

Якщо величину виразити у логарифмічній формі, одержимо:

рН+рОН=14

Отже, величина рН є кількісною мірою кислотності середовища:

- у нейтральному середовищі рН=7;

- у кислому середовищі рН<7;

- у лужному середовищі рН > 7.

Найчастіше рН середовища визначають за допомогою індикаторів – речовин, що змінюють забарвлення (табл. 11). Кислотно-основні індикатори - це органічні речовини, які здатні змінювати колір в розчині при зміні рН середовища, або за наявності в досліджуваному зразку кислоти або лугу. До таких індикаторів відносять: лакмус, фенолфталеїн, метиловий оранжевий, метиловий червоний тощо. Одна крапля такого індикатора дозволяє зробити висновок про кислотне, нейтральне або лужне середовище. Індикаторний папір випускається у вигляді індикаторних смужок або тест-смужок для визначення кислотності або рН. Такі смужки випускаються в різних варіантах: з нанесенням кольорової шкали на упаковку, з надрукованими значеннями рН на смужці, з індикаторною шкалою на самій тест-смужці.

Таблиця 11

Дата добавления: 2014-11-25