Пиши Дома Нужные Работы

Обратная связь

Ионное произведение воды. Водородный показатель

Вода относится к очень слабым амфотерным электролитам. Чистая вода в незначительной степени диссоциирует на ионы:

H2O ⇄ Н+ + ОН-.

В водном растворе ионы водорода не существуют в свободном состоянии, а образуют ионы гидроксония Н3О+. Поэтому более строгой является следующая запись процесса диссоциации воды:

2H2O ⇄ Н3O+ + ОН-.

Однако для простоты пишут Н+.

Применяя закон действующих масс, можно написать:

. (1)

В чистой воде, и в разбавленных водных растворах кислот, гидроксидов и солей активность ионов (а) практически не отличается от концентрации, поэтому:

. (1¢)

Так как степень диссоциации воды незначительная, то равновесную концентрацию недиссоциированных молекул воды [Н2О] можно считать постоянной и объединить ее с (H2O) в одну величину :

(2)

Константу KW, равную произведению концентраций ионов Н+ и ОН-, называют ионным произведением воды.

Строго говоря, постоянной величиной является произведение не концентраций, а активностей ионов Н+ и ОН-:

(3)

Однако в разбавленных растворах, в которых коэффициенты активности близки к единице, этим различием при не очень точных расчетах можно пренебречь.

Величина постоянна только при данной температуре. При увеличении температуры степень диссоциации воды возрастает (диссоциация воды ‑ процесс эндотермический), что приводит к повышению концентраций ионов Н+ и ОН-. Следовательно, повышение температуры увеличивает значение : при изменении температуры от 0 до 1000С оно возрастает приблизительно в 300 раз.

(H2O) была определена методом электропроводности и при 220С ее величина составила 1,8×10-16. Этим же методом было установлено, что в одном литре воды (1000 г) на ионы диссоциирует 10-7 моль воды. Таким образом, из 55,6 моль , содержащихся в 1 л воды, только 10-7 моль находятся в диссоциированном состоянии. Следовательно:



(4)

Таким образом, при температуре 20-250С ионное произведение воды = 10-14, а показатель ионного произведения воды pKW = 14 (pKW = -lgKW = -lg10-14 = 14).

Так как в чистой воде и в разбавленных водных растворах кислот, оснований и солей величина KW постоянная, то концентрации ионов Н+ и ОН- являются величинами сопряженными, т. е. зависящими друг от друга.

Например, если в растворе при 20-250С [Н+] = 10-3 моль/л, то в этом же растворе:

В чистой воде при диссоциации ее молекул образуется одинаковое количество ионов Н+ и ОН-, следовательно, при 20-250С:

[H+] = [OH-] = 10-7 моль/л.

В водных растворах различных соединений в зависимости от соотношения концентраций ионов Н+ и ОН реакция среды может быть:

нейтральная:

[H+] = [OH-] = 10-7 моль/л;

кислая:

[H+] > [OH-],

[H+] > 10-7 моль/л; [OH-] < 10-7 моль/л;

щелочная:

[H+] < [OH-],

[H+] < 10-7 моль/л; [OH-] > 10-7 моль/л.

На практике наиболее важное значение имеет активная реакция среды, определяемая активностью (концентрацией) ионов Н+ или ионов ОН-, содержащихся в данной среде (активная кислотность, активная щелочность).

Активную кислотность принято характеризовать отрицательным десятичным логарифмом активности (концентрации) ионов водо-рода - водородным показателем (рН):

, (5)

а для разбавленных растворов:

. (6)

Водородный показатель (рН) - количественная характеристика активной кислотности.

Для количественной характеристики активной щелочности применяют гидроксидный показатель (рОН):

, (7)

а для разбавленных растворов:

. (8)

Если выражение KW = [Н+]×[ОН-] прологарифмировать (записать отрицательный десятичный логарифм левой и правой части), то получим:

,

иначе говоря:

(9)

Так как при t0 = 20-250С pKW = 14 (KW = 10-14), то при этой температуре:

pH + pOH = 14 (10)

При помощи водородного показателя удобно выражать характер среды:

нейтральная среда: рН = 7 (рН = рОН),

кислая среда: рН < 7 (рН < рОН),

щелочная среда рН > 7 (рН > рОН).

Таким образом, увеличение концентрации ионов Н+ уменьшает рН (величина рОН при этом возрастает), а уменьшение концентрации ионов Н+ увеличивает рН (величина рОН при этом уменьшается). При сопоставлении значений pН разных растворов следует относить эти значения к одной и той же температуре.

В растворах кислот различают: активную кислотность, потенци-альную кислотность и общую кислотность.

Активная кислотностьобусловлена наличием свободных ионов Н+ в растворе. Эта кислотность характеризуется определенным значением рН.

Потенциальная кислотностьобусловлена наличием ионов Н+, связанных в молекулах кислот.

Общая кислотность- сумма активной ипотенциальной кислотностей.

В разбавленных растворах кислот, полностью диссоциированных на ионы, общая кислотность практически равна активной кислотности.

В растворах слабых кислот активная кислотность всегда меньше общей кислотности:

CH3COOH ⇄ Н+ + CН3COO-.


Шкала значений pH

Таблица 3. Взаимосвязь концентраций ионов H+ и OH-.

рН
[H ], моль/л 100 10−1 10−2 10−3 10−4 10−5 10−6 10−7 10−8 10−9 10−10 10−11 10−12 10−13 10−14
[OH ], моль/л 10−14 10−13 10−12 10−11 10−10 10−9 10−8 10−7 10−6 10−5 10−4 10−3 10−2 10−1 100
рОН

 






ТОП 5 статей:
Экономическая сущность инвестиций - Экономическая сущность инвестиций – долгосрочные вложения экономических ресурсов сроком более 1 года для получения прибыли путем...
Тема: Федеральный закон от 26.07.2006 N 135-ФЗ - На основании изучения ФЗ № 135, дайте максимально короткое определение следующих понятий с указанием статей и пунктов закона...
Сущность, функции и виды управления в телекоммуникациях - Цели достигаются с помощью различных принципов, функций и методов социально-экономического менеджмента...
Схема построения базисных индексов - Индекс (лат. INDEX – указатель, показатель) - относительная величина, показывающая, во сколько раз уровень изучаемого явления...
Тема 11. Международное космическое право - Правовой режим космического пространства и небесных тел. Принципы деятельности государств по исследованию...



©2015- 2017 pdnr.ru Все права принадлежат авторам размещенных материалов.