Водородный показатель

Ионное произведение воды. Особая роль воды в химии определяется, в частности, тем, что она широко используется для приготовления растворов и как среда для проведения реакций. Поэтому важное значение имеет собственная диссоциация воды на ионы: Н₂О ⇆ Н⁺ + ОН^-.

Константа равновесия этой обратимой реакции называется константой диссоциации (К_д): К_д = .

Так как [H₂O] - величина постоянная ([H₂O] = ), и мало отличающаяся от концентрации всех (диссоциировавших и недиссоциировав ших) молекул воды, ее включают в константу, которую называют ионным произведением воды (К_в):

K_д·[H₂O] = [H⁺]·[OH^-] = К_в, (8.11)

то есть К_д = К_в/55, 6.

ИП не зависит от концентраций ионов - если концентрация одного из них увеличивается, то другого - уменьшается так, что ИП остается неизменным. При 295К ионное произведение воды равно 10^-14. Отсюда

[H⁺] = [OH^-] = = 10^-7 моль/л.

Ионное произведение, как и всякую константу равновесия, можно найти по термодинамическим данным (DG⁰_дисс.):

К_д = exp (-DG⁰ дисс / RT). (8.12)

Пример 13. Какова концентрация ОН^--ионов в 0, 01 М растворе НCl?.

Решение. В 0, 01 М растворе сильного электролита HCl содержится 0, 01 моль/л ионов Н⁺. Используя выражение (8.11), получаем:

0, 01^.[ОН^-] = 10^-14; отсюда [ОН^-] = (моль/л).

Водородный показатель рН. В соответствии с теорией электролитической диссоциации, ионы H⁺ являются носителями кислотных свойств, а ионы OH^- - основных. Кислотность или щелочность водных растворов может быть охарактеризована концентрацией ионов [Н⁺] или [ОН^-]. Для удобства вместо концентраций используют их отрицательные логарифмы:

рН = - lg [H⁺] и pOH = - lg [OH^-]. (8.13)

Для чистой воды [Н⁺] = [ОН^-] = 10^-7 и рН = рОН = 7. Это нейтральная среда и нейтральные растворы. Если в растворе [Н⁺] > [ОН^-], то рН < 7, а рОН > 7 - это кислые растворы; в случае если [Н⁺] < [ОН^-], то рН > 7, а
рОН < 7 - это щелочные растворы. Очевидно, что

pН + pOH = 14. (8.14)

Таким образом, можно сказать, что в шкале рН от 0 до 7 - кислые растворы, а от 7 до 14 - щелочные.

Таблица 8.1.