Водные электролиты

Химически чистая вода является слабым амфотерным электролитом, поэтому ее электролитическая диссоциация выражена слабо (амфотерность – способность химических соединений проявлять основные либо кислотные свойства в зависимости от условий). Вода диссоциирует на катион водорода и анион гидроксила по уравнению:

Н2О «Н+ + ОН- (DН > 0)

Поскольку в воде всегда существует гидратированный протон – ион гидроксония Н3О+, процесс ассоциации воды:

Н2О + Н+ ® Н3О+ (DН < 0).

Итак, вода является неравновесной системой, в которой протекают обратимые реакции.

На основании закона действующих масс константа электролитической диссоциации воды

отсюда

[H+] [OH-] = [H2O].

Величина KW= [H+]×[OH-] названа ионным произведением воды. Для чистой воды [H2O] = 1000/18 = 55,6 моль/л ( = 1 л = 1000 мл; =18 г/моль), =1,8×10-16. Подставив эти значения получим Кw= [H+]×[OH-]=1,8×10-16×55,6» 10-14.

Величина KW постоянна для любых концентраций водородных и гидроксильных ионов в растворе электролита при данной температуре. В растворах кислот или щелочей, концентрации водородных и гидроксильных ионов различны, однако, ионное произведение воды остается постоянным при условии неизменности температуры.

С увеличением температуры степень диссоциации воды возрастает, и, следовательно, увеличивается KW. Так, при температуре кипения ионное произведение воды равно ~ 10-12.

Для количественной характеристики кислотных или щелочных свойств водных растворов введена величина, называемая водородным показателем (рН) – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов Н+:

рН = -lg[H+].

В нейтральном водном растворе при комнатной температуре KW=[H+]×[OH-] = 10-14, откуда [H+] = [OH-] = 10-7 моль/л и рН = 7. В кислых растворах концентрация водородных ионов больше, чем ионов ОН-, [H+]>10-7 моль/л, следовательно, рН<7. В щелочных растворах [H+]< [OH-], [H+] <10-7 моль/л, значит рН >7. Необходимо подчеркнуть, что эти закономерности справедливы только при 25°С.

Дата добавления: 2014-01-13