1.3. Водородный показатель Чистая вода обладает незначительной электропроводностью, которая объясняется слабой диссоциацией молекул воды на ионы водорода и гидроксид-ионы H2OH+ + OH– Такой процесс называется автопротолизом (самодиссоциацией). По величине электропроводности чистой воды можно вычислить концентрации ионов H+ и OH–. При 25°С они равны [ H+] = [OH–] = 10–7 моль/л. Выражение для константы диссоциации воды имеет вид =1,8∙10–16, откуда [H+][OH–]=K[H2O]=Kw . В воде и разбавленных водных растворах концентрацию воды можно считать постоянной: [H2O]=55,5 моль/л, К = 1,8∙10–16 – константа диссоциации воды, поэтому Kw – константа. Выражение, полученное для Kw, показывает, что в воде и разбавленных водных растворах при постоянной температуре произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. Она называется ионным произведением воды. Kw = K[H2O]= 1,8∙10–16 ∙55,5 = 10–14. При 25°С Kw=10–14. В кислых растворах больше концентрация ионов водорода [H+] > [OH–], в щелочных – концентрация гидроксид-ионов [H+] < [OH–]. Однако произведение значений этих концентраций всегда остается постоянным. Если, например, к чистой воде добавить столько кислоты, чтобы концентрация ионов водорода повысилась до 10–3 моль/л, то концентрация гидроксид-ионов уменьшится и станет равной 10–11 моль/л. Следовательно, если известна величина [H+], то однозначно определяется величина [OH–]. Поэтому степень кислотности или щелочности раствора можно количественно охарактеризовать концентрацией ионов водорода: Нейтральный раствор [H+]=10–7 моль/л; кислый раствор [H+]>10–7 моль/л; щелочной раствор [H+]<10–7 моль/л. Наиболее часто используют не концентрацию [H+], а ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком pH= –lg [H+]. Эта величина называется водородным показателем. Например, если [H+]=10–5 моль/л, то pH=5; если [H+]=10–9 моль/л, то pH=9. Отсюда следует, что в нейтральном растворе pH=7, в кислом растворе pH<7, в щелочном растворе pH>7. Иногда пользуются значением pOH= –lg[OH–]. При 25°С выполняется равенство pH+pOH=14. Для многих процессов величина рН очень важна (для жизнедеятельности растений и животных – pH крови, почвенного раствора). Свойства природных вод, в частности их коррозионная активность, сильно зависят от pH. © О.А. Нaпилкoва, Н.С. Дoзорцевa
К следующему разделу |