Ионное произведение воды

Наиболее важным из всех растворителей является вода. Вода, являясь слабым электролитом, в незначительной степени подвергается ионизации с образованием ионов гидроксония и гидроксила:

H₂O + H₂O D H₃O⁺ + OH^-.

По закону действия масс константу равновесия процесса ионизации воды можно записать в виде:

Измерение электропроводности чистой воды показали, что концентрации [OH^-]=[H₃O⁺]=1^.10^-7 моль/л, а концентрация чистой воды равна [H₂O]=1000/18=55,56 моль/л. Тогда константа диссоциации воды может быть легко рассчитана по закону действия масс:

Диссоциация воды очень незначительна, поэтому концентрацию ее можно считать практически неизменной и ввести в константу, тогда:

т.е. произведение концентраций ионов воды есть величина постоянная при данной температуре. Ее называют ионным произведением воды и обозначают или K_w.

Соотношение концентраций ионов гидроксония и гидроксила определяет кислотность среды.

Если

[H₃O⁺]>[OH^-] – среда кислая,

[H₃O⁺]<[OH^-] – среда щелочная,

[H₃O⁺]=[OH^-] – среда нейтральная.

Так как концентрации ионов гидроксония и гидроксила в нейтральном растворе равны 1^.10^-7 моль/л – величине очень маленькой, то кислотность раствора целесообразно характеризовать не концентрацией, а водородным или гидроксильным показателем (отрицательным логарифмом концентрации):

pН=-lg[H₃O⁺] или pOH=-lg[OH^-].

Характер среды водных растворов можно определить следующими значениями рН:

pН<7 – среда кислая,

pH=7 – среда нейтральная,

pH>7 – среда щелочная.

Если прологарифмировать выражение для ионного произведения воды и умножить левую и правую часть на -1, то можно получить связь между рН и рОН раствора:

-lg10^-14=-lg[H₃O⁺] – lg[OH^-]

14=pH+pOH

Так как в реальных растворах существуют межионные взаимодействия, кислотность среды нужно характеризовать не концентрацией ионов водорода (гидроксония), а их активностью, поэтому расчет рН проводят по формуле:

рН = -lg a _H⁺ = -lg(f _H⁺× c _H⁺).

Дата добавления: 2014-11-16