АКТИВНАЯ РЕАКЦИЯ ВОДЫ. ШКАЛА КИСЛОТНОСТИ И ОСНОВНОСТИ

Диссоциация кислот является источником водородных ионов в растворе, а диссоциация оснований – ионов гидроксила. Поэтому наилучшей объективной мерой кислотности водного раствора служит значение концентрации гидратированных ионов водорода присутствующих в растворе, а мерой основности является концентрация ионов гидроксила. В водных растворах концентрации обоих этих ионов жестко связаны между собой постоянным при данной температуре значением ионного произведения воды К_W. Понижение концентрации ионов водорода ведет к повышению концентрации ионов гидроксила. И наоборот понижение концентрации ионов гидроксила ведет к повышению концентрации ионов водорода. Поэтому значение одной из этих концентраций достаточно для характеристики системы.

В чистой воде концентрация ионов водорода равна концентрации ионов гидроксила. Это равенство принимают за характеристическую черту нейтрального раствора. Из значения ионного произведения воды следует, что при температуре 25 градусов в нейтральном растворе

[Н+] = [ОН^-] = √К_W = 10^-7

Если концентрация ионов водорода превышает концентрацию ионов гидроксила, например из-за присутствия в растворе кислоты, то говорят, что раствор кислый. Когда концентрация ионов гидроксила превышает концентрацию ионов водорода, раствор называют основным или щелочным.

Использовать таким образом выраженные концентрации неудобно, более удобно концентрацию водородных (или гидроксильных) ионов выражать в логарифмических единицах. Принимая во внимание, что при потенциометрическом измерении значение потенциала линейно связано с логарифмом концентрации ионов водорода, ученый Сёренсен в 1909 году предложил в качестве меры кислотности растворов отрицательный логарифм концентрации водородных ионов и назвал его рН.

рН = – lg [Н⁺]

Логарифмируя К_W получим:

lg K_W = lg[H⁺] + lg[OH^-] = lg 10^-14 , или

рН + рОН = 14.

Таким образом, зная рН модно легко вычислить рОН и наоборот.

Основная шкала рН охватывает 14 единиц: от 0 до 14. Этот интервал имеет практическое значение. Принципиально могут существовать концентрированные растворы сильных, полностью диссоциированных кислот в которых рН будет иметь отрицательное значение.

Так же могут существовать растворы с рН ≥14.