Ионное произведение воды. Водородный и гидроксильный показатели

Самоионизация воды

Вода – очень слабый амфотерный электролит.

Уравнение cамоионизации воды с учетом гидратации иона Н⁺.

Н₂О + Н₂О Н₃О⁺ + ОН^-.

Без учета гидратации ионов Н⁺ уравнение диссоциации воды:

Н₂О Н⁺ + ОН^-.

Константа диссоциации воды при 25⁰ С составляет:

Так как константа диссоциации воды очень мала, можно считать концентрацию воды постоянной величиной:

Тогда:

(при 295 К)

Произведение концентрации ионов водорода и гидроксидных ионов называется ионным произведением воды (K_w или K_H₂_O)

К_Н2О = К ·[ Н₂О ]=[Н⁺] · [ОН^-] =10^-14

Ионное произведение воды характеризует равновесие между ионами водорода и гидроксид-ионами в водных растворах и является постоянной при данной температуре величиной.

При повышении температуры

Т, К 273 298 (25⁰С) 333 373(100⁰С)

К_воды-10^-140,11 1,0 9,55 55

К_Н20 увеличивается

Водородный и гидроксильный показатели.

Среду любого водного раствора можно охарактеризовать концентрацией ионов водорода или гидроксид-ионов.

Как видно из уравнения диссоциации воды концентрация ионов водорода Н⁺и гидроксид ионов - ОН^- в воде одинакова.Т.е. среда нейтральная

При 25 ⁰С [Н⁺] = [ОН^-] = =√10^-14=10^-7моль/л

В водных растворах различают три типа сред: нейтральную, щелочную и кислую.

1.Нейтральная среда – это среда в которой концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов.

Как видно из уравнения диссоциации воды концентрация ионов водорода Н⁺и гидроксид ионов - ОН^- в воде одинакова.Т.е. среда нейтральная

При 25 ⁰С [Н⁺] = [ОН^-] = =√10^-14=10^-7моль/л

2.Если концентрация ионов водорода в каком-либо растворе больше, чем в чистой воде ([Н⁺] >10^- ⁷), то такие растворы называют кислыми.

В этих растворах [Н⁺]>[ОН^-].

3.Если концентрация ионов водорода [Н+] < [ОН-] т.е <10-⁷,[Н⁺] < 10 ^-7, растворы называют щелочными ,

Для того, чтобы удобнее характеризовать концентрацию ионов Н+ и ОН- в растворе, точнее, их активность, Бренстед ввел понятия о водородном и гидроксильном показателях.
Водородный показатель, обозначаемый рН, представляет собой отрицательный десятичный логарифм концентрации Н⁺-ионов:

_PH = -lg[H⁺].

Соответственно гидроксильный показатель рОН=—lg [OH^-].

Следовательно, рН+рОН=14

Примеры расчётов:

если [Н⁺] = 10^-3 моль /л, то рН=3, среда раствора кислая.

если [Н⁺] = 10^-12 моль/л, то рН=12 – среда раствора щелочная.

КИСЛАЯ НЕЙТРАЛЬНАЯ ЩЕЛОЧНАЯ

Концентрация ионов [Н⁺] >·= 10^-7 [Н⁺] ·= 10^-7 [Н⁺]< 10^-7

рН pН<7 рH=7 рH>7

- чем рН меньше 7, тем больше кислотность растворов.

- чем рН больше 7, тем больше щелочность раствора

Величины рН количественно характеризуют кислотность и щелочность растворов:

рН 0-3 4-6 8-10 11-14

Среда раствора Сильно-кислая Слабо- кислая Нейтральная Слабо-щелочная Сильно-щелочная

Итак,

1. нейтральная среда – это среда в которой концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксильных ионов.

2. кислая среда – это среда, в которой концентрация ионов водорода больше концентрации гидроксильных ионов.

3. щелочная среда – это среда, в которой концентрация ионов водорода меньше концентрации гидроксильных ионов.

Определенное значение рН раствора — важнейшее условие проведения аналитических реакций.

Величину рН можно определить экспериментально или рассчитать.

Существуют разные методы измерения рН водных растворов.

При экспериментальном определении точное значение рН измеряют на специальных приборах — рН-метрах с помощью стеклянного электрода.

Менее точным, но более быстрым и доступным способом является определение рН с помощью различных кислотно-основных индикаторов. Кислотно-основные индикаторы — это вещества, окраска которых в растворе зависит от рН раствора. Индикаторы могут быть использованы как в виде растворов, так и в виде пропитанной ими индикаторной бумаги.