Водородный показатель среды

РАСЧЁТНО-ГРАФИЧЕСКАЯ РАБОТА №2

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЯСНЕНИЯ

Водородный показатель среды водного раствора электролита рН равен взятому с обратным знаком десятичному логарифму актив­ности ионов водорода в этом растворе:

рН = –lg а_н+ (1)

Среда водного раствора электролита может быть: кислой, ней­тральной или щелочной.

Носителями кислотных свойств являются ионы Н⁺, а основных – ион ОН^–, поэтому в кислых растворах а_н+ > а_он-, а в щелочных – а_н+ < а_он-.

Растворы, в которых а_н+ = а_он- называют нейтральными.

При электролитической диссоциации воды образуется равное количество ионов H⁺ и ОН^–:

2Н₂О Н₃О⁺ + ОН^–,

или упрощенно:

Н₂О Н⁺ + ОН^–.

Константа диссоциации воды (Кд) при 25⁰С (295 К) равна 1,8 10^-16, а активность (концентрация) воды при той же температуре моль/л.

Тогда К_Д = = 1,8 х10^-16,

отсюда а_н+ а_он- = 1,8 10^-16 х 55,56 = 10^-14.

Величина K_W = а_н+ а_он- называется ионным произведением воды (буква w от англ. слова water - вода). При 295К она составляет 10^-14.

В нейтральных растворах активность ионов водорода равна активности гидроксо-групп: а_н+ = а_он- = = 10^-7 моль/л.

Следовательно, в:

· нейтральной среде рН= –lg а_н+ = –lg 10^–7= 7,

· кислой среде а_н+ >10^–7 моль/л, то и рН < 7,

· щелочной среде а_н+ < 7 моль/л и рН > 7.

Наряду с показателем рН используется показатель рОН:

рОН = –lg а_он-. (2)

Из выражения K_W =10^-14, при 295К можно показать, что

– lg K_W = –lg а_н+ = –lg а_он –, следовательно

рН + рОН = 14.

При расчете водородного показателя среды водных растворов сильных кислот и оснований следует учитывать необратимость процесса их электролитической диссоциации, то есть степень диссоциации = 1:

НС1 Н⁺ + Сl^– и NaOH Na⁺ + ОН^–.

Концентрация ионов Н⁺ в растворах сильных кислот и концент­рация ионов ОН^- в растворах щелочей численно равны молярной концентрации (молярности) растворов. Например, C_Н+ в 0,001 М растворе НС1 равна 0,001 моль/л, а С_ОН- в 0,01 М растворе NaOH равна 0,01 моль/л.

Чтобы вычислить значение водородного или гидроксильного показателя среды (рН или рОН), нужно знать активность ионов H⁺ или ОН^- (а_н+ или а_он ^-). а_н+ = f C_H+ и а_{он -} = f С_ОН^-. Коэффициенты активности ионов находят по справочным таблицам как функцию ионной силы раствора.

Более подробная информация представлена в примерах решения задач.

Дата добавления: 2015-06-29