Диссоциация воды. Водородный показатель

Чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но все же обладает измеримой электрической проводимостью, которая объясняется небольшой самодиссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы.

или

Данное равновесие можно описать соответствующей константой диссоциации:

K_w – ионное произведение воды.

K_w= 10^–14

При диссоциации воды на каждый ион Н⁺ образуется один ион ОН^–, следовательно, в чистой воде концентрации этих ионов должны быть одинаковы: [H⁺] = [ОН^–]. Используя значение ионного произведения воды, находим

Такова концентрация ионов Н⁺ и ОН^– в чистой воде. Рассмотрим, как изменится концентрация при добавлении других веществ, например соляной кислоты. Соляная кислота – сильный электролит, диссоциирующий в воде на ионы H⁺ и Сl^–. Следовательно, концентрация ионов Н⁺ в растворе будет увеличиваться. Однако ионное произведение воды от концентрации не зависит, поэтому при увеличении [Н⁺] должна уменьшаться [ОН^–].Напротив, если к воде добавить щелочь, то концентрация[ОН^–] увеличится, а[Н⁺] уменьшится. Таким образом, концентрации [Н⁺] и [ОН^–] взаимосвязаны: чем больше одна величина, тем меньше другая, и наоборот.

Кислотность растворов обычно выражают через концентрацию ионов Н⁺. В кислых растворах [Н⁺] > 10^-7 моль/л, в нейтральных [Н⁺] = 10^-7 моль/л, в щелочных [Н⁺] < 10^-7 моль/л.

рН раствора. Чтобы не писать числа с показателем степени, кислотность раствора часто выражают через отрицательный логарифм концентрации ионов водорода, называя эту величину водородным показателем и обозначая ее рН:

Кроме него пользуются показателем pOH:

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

Концентрации ионов Н⁺ и ОН^-, кислотность и щелочность растворов определяют либо с помощью химических индикаторов - органических веществ, которые изменяют свою окраску в определенном интервале рН, либо с помощью специальных приборов - рН-метров. Например, лакмус имеет красную окраску при рН < 5, а синюю - при рН > 8; от 5 до 8 - диапазон перехода рН. В таблице приведены характеристики наиболее часто встречающихся индикаторов: