Ионное произведение воды. Водородный показатель.
Вода является очень слабым электролитом, поэтому она незначительно диссоциирует, образуя ионы водорода и гидроксильные ионы:
H2O(ж.)ÛН+(водн.)+ОН-(водн.)
Этому процессу соответствует константа диссоциации:
K=
Концентрация воды в водных растворах обычно очень велика, приблизительно 55М, и в разбавленных растворах остается практически постоянной. Поэтому принято исключать концентрацию воды из выражения для константы ее диссоциации в водных растворах. Это позволяет написать выражение для константы диссоциации воды в таком виде:
К´[Н2О]=КН
O=[H+]´[OH-] (5.1)
Произведение двух постоянных величин, К и [H2O], дает новую постоянную, КНO. Эта константа равновесия называется ионным произведением воды. При 25оС ионное произведение воды КHO имеет величину 1.0´10-14.
КНO=[H+]´[OH-]=1.0´10-14 (5.2)
Выражение (5.2) применимо не только к чистой воде, но и к водным растворам. Раствор, в котором [H+]=[OH-], называют нейтральным. Но в большинстве растворов концентрации ионов Н+ и ОН- не совпадают. Если концентрация одного из этих ионов возрастает, концентрация другого должна уменьшаться так, чтобы их произведение по-прежнему оставалось постоянным: в любом случае ионное произведение воды должно быть равно 1.0´10-14. В кислых растворах величина [H+] больше [OH-], а в основных растворах, наоборот, [OH-] больше [Н+].
Кислотно-основные свойства воды имеют большое значение во многих отраслях науки. Так, например, от кислотности или основности воды очень сильно зависят разложение химических загрязнителей в сточных водах, скорость коррозии металлических предметов, находящихся в воде, а также пригодность водной среды к обитанию в ней рыб и растений. Концентрацию ионов Н+ и ОН- в таких растворах часто выражают при помощи водородного рН и гидроксильного рОН показателей.
рН=-lg[H+] (5.3)
pOH=-lg[OH-] (5.4)
Логарифмируя соотношение (5.2) и меняя знак на обратный, при 25оС получим:
рН+рОН=14 (5.5)
При этой температуре в нейтральных растворах рН=7, в кислых - рН<7, в щелочных - рН>7.