Водородный показатель, или pH раствора.

Химически чистая вода является слабым электролитом и весьма незначительная часть ее молекул диссоциирует на ионы:

По закону действия масс константа равновесия воды является одновременно константой диссоциации и определяется выраже­нием:

 

 

Отсюда

Для температуры 25°С константа диссоциации воды составляет примерно, а с оставляет примерно 55,56 моль/л, следовательно:

Для воды и разбавленных растворов произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-анионов является постоянной вели­чиной и называется ионным произведением воды.

В чистой воде и нейтральных растворах ври 25°С:

моль/л

В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, а в щелочных –

концентрация гидроксид-анионов; произведение остаётся постоянным.

Кислотные и основные свойства электролитов обычно характеризуются величиной концентрации ионов водорода. Чтобы не использовать числа с отрицательными показателями степени, которыми выражена указанная концентрация, ее принято выра­жать через водородный показатель, обозначаемый символом рН. Водородный показатель - десятичный логарифм кон­центрации ионов водорода, взятый с обратным знаком:

С помощью pH характер среды можно представить следующим образом:

рН = 7 – нейтральная среда; рН < 7 – кислая среда; рН > 7 – щелочная среда.

Для определения реакции среды применяются индикаторы. Индикаторы – это специальные реактивы, изменяющие свою окраску в зависимости от концентрации ионов водорода. Про­межуток между двумя значениями рН, в которых изменяется окраска индикатора, называется интервалом перехода окраски индикатора. С помощью универсального ин­дикатора можно дать также приблизительную оценку величины рН раствора. Более точное значение рН определяется с помощью прибора рН -метра.

Величина рН является одной ив важнейших характеристик коррозионных сред и зависит от содержания в воде растворен­ных газов: , , . Во многих случаях она определя­ет принципиальную возможность протекания коррозионного про­цесса. При этом имеют место следующие реакции:

и среда становится кислой (рН<7).

На величину рН оказывают влияние и некоторые соли, которые в воде подвергаются гидролизу.

Тема 4. Окислительно-восстановительные и электрохимические процессы.

Электрохимические процессы. Равновесие на границе металл-раствор. Электродный потенциал. Уравнение Нернста. Водородный электрод. Ряд напряжений. Гальванический элемент. Электродвижущая сила.

Основные понятия электрохимии.

Часть химии, изучающая взаимосвязь между химическими и электрическими явлениями. Делиться на две части:

Теоретическая электрохимия

Изучает процесс на границе раздела, металл-электролит.

Прикладная электрохимия

Изучает вопросы:

– Создание химических источников тока.

– Создание водородного топлива.

– Вопросы гальвано пластики.

– Рафинирование металлов.

Особенности окислительно-восстановительных реакции в электрохимической системе.

1. Помимо обычного теплового эффекта, реакция в электрохимической системе сопровождается проявлением электрического тока.

2. Процессы окисления и восстановления в электрохимической системе разделены в пространстве.

3. Передача электронов от восстановителя к окислителю строго направлена.

4. Процессы на границе раздела металл-электролит- равновесные.

Электрохимические системы

1. Гальванический элемент – это система, в которой в результате ОВР образуется электрический ток.

2. Электролитическая система (электролиз) – это система, в которой

происходят окислительно-восстановительные реакции (ОВР) под действием постоянного тока, приложенного из вне.

Для составления той и другой системы необходимо:

– Электролит

– Электроды

– Проводники 1 рода.

Электролитом может быть раствор, расплав. Электроды – металлы, неметаллы (прессованный уголь).

Электрод, на котором имеет процесс восстановления, называется катодом, а окисления – анодом.

В гальваническом элементе:

Анод – отрицательный электрод, катод – положительный.

Анод – положительный электрод, катод – отрицательный.

Гальванический элемент.

Рассмотрим простой пример. Опустим цинковую пластину в раствор сульфата меди. Через некоторое время цинковая пластина покроется налётом красноватой меди. Прошла обычная окислительно-восстановительная реакция: