Диссоциация воды. Водородный показатель
Химически чистая вода является очень слабым электролитом, но все же обладает некоторой электропроводностью, которая объясняется диссоциацией воды
Н2О « Н+ + OH-,
КН2О = [Н+] × [OH-] / [Н2О] = 1,8×10-16 при 180С,
где [Н+], [OH-] и [Н2О] - равновесные активности (или для разбавленных растворов концентрации ионов и молекул). Концентрацию нераспавшихся молекул можно считать равной общей концентрации молекул воды. Тогда количество молей Н2О в 1000 г. равно 1000/18=55,6. Поэтому уравнение диссоциации воды можно переписать так
КН2О ×[Н2О] = [Н+] × [OH-]
и подставив значение [Н2О] = 55,6 и КН2О = 1,8×10-16 , получим
[Н+] × [OH-] = 1,8×10-16 ×55,6 = 10-14.
Произведение [Н+] × [OH-] называется ионным произведением воды - Кw, и Кw=10-14.
Ионное произведение воды практически постоянно для водных растворов кислот, солей, щелочей и зависит от температуры (при температуре кипения Кw возрастает примерно в 100 раз и достигает величины 10-12). Усиление электролитической диссоциации воды при нагревании существенно влияет на многие химические процессы, в том числе на процессы гидролиза.
Раствор, в котором концентрация [Н+] = [OH-] , является нейтральным, отсюда [Н+] = [OH-] = Ö Кw = 10-7 моль/л.
Если [Н+] > [OH-], раствор является кислым, а щелочным при [Н+] < [OH-]. Чтобы избавиться от отрицательной степени, для характеристики кислотности или щелочности растворов введена такая величина, как водородный показатель - рН и соответственно гидроксильный показатель - рОН.
pH = - lg [Н+] ; pOH = - lg[OH-].
pH + pOH = 14 (при 220С).
В нейтральной среде [Н+] = [OH-] = 10-7 и pH = 7. В кислых растворах рН < 7, а в щелочных - рН > 7.
Например, при pH = 2,5 pH =10-2,5, а [OH-] = 10-11,5 моль/л. Концентрация ионов Н+ в таком растворе в миллиард раз больше концентрации ионов OH-.
Определение pH имеет большое значение. Процессы, протекающие при электролизе, при травлении полупроводников, кинетика химических процессов и т.д. зависят от pH. Для качественного определения pH раствора пользуются индикаторами, то есть веществами, изменяющими свою окраску в зависимости от кислотности или щелочности среды. Для точного измерения величины pH применяют pH-метры.
Для количественной оценки изменения концентрации ионов Н+ и OH- пользуются постоянством ионного произведения воды, то есть
[Н+] = Кw /[OH-] или [OH-] = Кw /[ Н+].
Дата добавления: 2014-12-02; просмотров: 1009;