Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды. Показатель среды рН

  ⇄H

3.1. Ионное произведение воды

Вода - очень слабый амфотерный электролит, при ее диссоциации образуется одинаковое число ионов Н⁺ и ОН^-, согласно уравнению:

Н₂О ⇄ Н⁺ + ОН ^-

В соответствии с законом действующих масс, константа равновесия этого процесса равна:

(при t = 25⁰C) где – равновесные концентрации ионов водорода, гидроксила и воды соответственно.

Если учесть, что - количество молей воды в 1 л (1000 г) воды равно:

,

где = 18 г/моль – мольная масса воды, тогда произведение концентраций ионов воды равно:

.

Это произведение называют ионным произведением воды и обозначают .

.

Следовательно, ионное произведение воды – произведение концентраций ионов Н⁺ и ОН^- - величина постоянная при постоянной температуре не только в чистой воде, но и в любом водном растворе электролита (сильного или слабого), в том числе содержащем кислоты, основания или соли, и при Т= 298К равна 10^-14 .

Среда водных растворов. Водородный показатель pH

Из уравнения (26) следует, что при диссоциации молекул воды ионы H⁺ и OH^- образуются в равных количествах, следовательно, в чистой воде при Т= 298К:

.

Растворы, в которых относят к нейтральным.

Носителями кислотных свойств являются ионы Н⁺, а носителями основных свойств – ионы ОН^-. Поэтому растворы, в которых: и называют кислыми. Растворы, в которых: и называют щелочными.

В практической работе неудобно производить расчеты с концентрациями, выраженными числами с отрицательными показателями степеней. Поэтому принято выражать концентрацию водородных ионов через водородный показатель pH – десятичный логарифм концентрации ионов Н⁺ , взятый с обратным знаком:

Так как в чистой воде концентрации Н⁺ и ОН^- ионов равны, вода является нейтральной средой, которой соответствует рН = 7.

Добавление к воде кислоты увеличивает концентрацию ионов Н⁺, снижая рН. Следовательно, кислые растворы имеют рН < 7.

Добавление к воде ионов ОН^- должно приводить к снижению концентрации ионов водорода, следовательно, все щелочные растворы имеют рН > 7.

В табл. отображены концентрации ионов Н⁺ и соответствующие значения рН для различных сред водных растворов.

Таблица 14

Концентрации ионов Н⁺ и значения рН в различных средах

водных растворов.

Среда	СН+	рН
Кислая	СН+ > СОН- СН+ > 10^-7	< 7 (6,5,4,…0)
Нейтральная	СН+ = СОН- = 10^-7
Основная	СН+ < СОН- СН+ < 10^-7	>7 (8,9,10,…14)

Для кислых, нейтральных и щелочных растворов можно построить единую шкалу рН. Область возможных значений рН: от рН=0 до рН=14.

pH

0 усиление кислотности среды 7 усиление щелочности среды 14

		нейтральная среда		раствор щелочи 1 моль/л
	раствор сильной кислоты 1 моль/л

Аналогично водородному иногда используют гидроксильный показатель среды - pОН;

Поскольку

в любом водном растворе электролита (кислоты, основания, соли): .

Дата добавления: 2014-01-07