Ионное произведение воды

Вода как слабый электролит.Индикаторы.

Вода — один из наиболее слабых электролитов Химически чистая вода (дистиллированная) не проводит электрический ток. Но в ее составе есть небольшое количество заряженных частиц.

Название индикатора	Цвет индикатора в различных средах
	в кислой	в нейтральной	в щелочной
Метиловый оранжевый	Красный (рН < 3,1)	Оранжевый (3,1 < рН < 4,4)	Желтый (рН > 4,4)
Метиловый красный	Красный (рН < 4,2)	Оранжевый (4,2 < рН < 6,3)	Желтый (рН > 6,3)
Фенолфталеин	Бесцветный (рН < 8,0)	Бледно-малинов. (8,0 < рН < 9,8)	Малинов. (рН > 9,8)
Лакмус	Красный (рН < 5)	Фиолетовый (5 < рН < 8)	Синий (рН > 8)

При определенных условиях, вода может вести себя как акцептор протонов (в присутствии кислоты) или как донор протонов (в присутствии основания). Интересной особенностью воды является то, что она может подвергаться процессу самодиссоциации (автоионизации), т.е. быть одновременно донором и акцептором протонов по отношению к самой себе.

2H₂O ↔ H₃O⁺ + OH^-

Эта реакция – самопроизвольная диссоциация, осуществляется в небольшой степени. Ее можно упростить, если H₃O⁺ заменить на H⁺

H₂O ↔ H⁺ + OH^-

Запишем выражение для константы равновесия, опираясь на закон действия масс:

K = [H⁺]·[OH^-]/[H₂O]

Концентрацию воды, принято исключать из данного выражения, вследствие ее практически постоянного значения в разбавленных растворах. Получаем новую константу равновесия K_Н2О, которая называется ионным произведением воды:

K_Н2О = [H⁺]·[OH^-]

При температуре 25ºС K_Н2О = 1·10^-14 и остается постоянным в водных растворах кислот, щелочей, солей или других соединений.

K_Н2О = [H⁺]·[OH^-] = 1·10^-14

При повышении температуры ионное произведение воды сильно возрастает.

Полученное выражение применимо не только к чистой воде, но и к растворам.

Если осуществляется условие [H⁺] = [OH^-], то раствор называется нейтральным, но обычно эти величины не совпадают, тогда при увеличении одного показателя, другой должен уменьшаться, так, чтобы их произведение оставалось постоянным (1·10^-14)

При нейтральном характере раствора, т.е. [H⁺] = [OH^-], получаем следующее:

[H⁺] = [OH^-] = (K_Н2О)^1/2 = (1·10^-14)^1/2 = 10^-7 М

Увеличение или уменьшение концентраций иона водорода или гидроксид — иона меняет характер среды. Таким образом, в растворах с различным характером среды, при температуре 25ºС, выполняются следующие условия:

водородным показателем pH:

pH = -lg[H⁺] = lg (1/[H⁺])

Отметим, что изменению [H⁺] в 10 раз соответствует изменение pH всего на 1 единицу.

pOH = -lg[OH^-] = lg (1/[OH^-])

pH и pOH нейтрального раствора равен 7:

pH = -lg[H⁺] = -lg(1·10^-7) = 7

Нейтральная среда	pH = pOH = 7, pH + pOH = 14
Кислая среда	pH ˂ pOH, pH ˂ 7, pH + pOH = 14
Щелочная среда	pH > pOH, pH > 7, pH + pOH = 14

Индикаторы − органические вещества, принимающие характерную окраску в нейтральной, кислотной и щелочной среде, в зависимости от значения рН.

Дата добавления: 2014-12-16