Ионное произведение воды. Водородный показатель рН

Вода является очень слабым электролитом и в незначительной степени диссоциирует на ионы Н⁺ и ОН^–:

Н₂О Á Н⁺ + ОН^–.

По закону действующих масс константа диссоциации равна:

Так как концентрация [Н₂О] недиссоциированной воды много больше концентраций [H⁺] и [OH^–] и остается практически постоянной, то и произведение K × [H₂O] тоже является постоянной величиной; следовательно, можно ввести константу К_{w ,} равную произведению концентраций ионов Н⁺ и ОН^–, которую называют ионным произведением воды. Её величина постоянна в любом растворе при данной температуре и составляет, согласно опытным данным, при комнатной температуре 10^–14 моль²/л²

Из этого соотношения вытекает, что в любом водном растворе всегда присутствуют как ионы H⁺, так и ионы OH^–. Зная концентрацию одного из ионов, [H⁺] или [OH^-], легко рассчитать и концентрацию второго иона.

Удобнее вместо концентрации использовать десятичный логарифм концентрации ионов Н⁺, взятый с отрицательным знаком, называемый водородным показателем рН:

Аналогично для концентрации ионов ОН^– вводится понятие гидроксильного показателя pOH:

Логарифмируя соотношение (7.24) и меняя знаки на обратные,
получим:

В нейтральных растворах: [H⁺] = [OH^–] = 10^–7 моль/л, рН = рОН = 7.

В кислых растворах: [H⁺] > [OH^–], [H⁺] > 10^–7 моль/л, рН < 7, рОН > 7.

В щелочных средах: [H⁺] < [OH^–], [H⁺] < 10^–7 моль/л, рН > 7, рОН < 7.

Концентрация ионов Н⁺ для одноосновной кислоты может быть выражена следующим образом:

,

(7.28)

где С – молярная концентрация раствора кислоты, моль/л.

Пример 10. Концентрация ионов ОН^– в растворе составляет 2, 5∙ 10^–6 моль/л. Каково значение рН раствора?