Вода. Водородный показатель.

Вода является весьма слабым электролитом, ее диссоциация выражается уравнением

H₂O « H⁺ + OH^-

H⁺ + H₂O « H₃O⁺

Свободных ионов водорода в воде нет.

[H₂O] = C _исх

С _исх = 1000г/18г = 55,55 моль/л. – концентрация воды.

К_равн. × [H₂O] = const = [H⁺]×[OH^-] = 1,8×10^-16×55,55 = 1×10^-14

т.е. [H⁺]×[OH^-] = 1×10^-14 = K_w - ионное произведение воды.

В любом растворе присутствуют как ионы водорода, так и ионы гидроксила, но в разных количествах.

Нейтральная среда:

Кислая среда:

[H⁺] > 10^-7 , т.е. [H⁺] = 10^-6; 10^-5

[OH^-] = 10^-8; 10^-9

Щелочная среда:

[H⁺] < 10^-7 , т.е. [H⁺] = 10^-8; 10^-9;10^-10

[OH^-] = 10^-6; 10^-5; 10^-4

Водородный показатель среды:

pH = - lg[H⁺]; pOH = - lg[OH^-]

В нейтральной среде: pH = 7 = pOH.

В кислой среде: pH < 7; pOH > 7.

В щелочной среде: pH > 7; pOH < 7.

pOH = 14 – pH

Ионное произведение воды зависит от температуры, так как степень диссоциации воды зависит от температуры.

При t = 0°; K_w = 0,114×10^-14

pH = - lg[H⁺] = 7,47; т.е. при 0° - pH нейтральной среды > 7.

При t = 50°

pH = 6,63

Пример 1:

Расчет водородного показателя:

С_м = 0,1 М

К_кисл = 1,8×10^-4

Вычислить pH в водном растворе муравьиной кислоты:

pH = - lg 4,2×10^-3 = 2,38 – кислая среда.

Для слабых электролитов можно использовать концентрацию ионов, а не понятие активности.

Пример 2:

Вычислить рН в 0,25М растворе хлорной кислоты.

Хлорная кислота – сильный электролит, следовательно для расчетов нужно использовать активность ионов , а не концентрацию.

HClO₄ = H⁺ + ClO₄^-

f = 0,681.

а_H+ = f×[H⁺] = 0,25×0,681 = 0,17

pH = - lg0,17 = 0,77 – очень кислая среда.