Ионное произведение воды. Водородный показатель

Вода — очень слабый электролит, диссоциирующий по схеме:

Н2О « Н+ + ОН- (или более строго 2Н2О « Н3О+ + ОН-)

Выражение для константы диссоциации воды:

можно представить в другой форме:

Так как диссоциирована лишь ничтожная доля молекул воды, то равновесную концентрацию недиссоциированных молекул, равную 55,5 моль/л, можно считать постоянной. Произведение двух постоянных величин K[Н2О] можно представить в виде одной константы:

Константа Кw, равная произведению концентраций ионов Н+ и ОН-, величина постоянная при данной температуре, получила название ионное произведение воды.

Постоянство Кw, требует, чтобы изменение концентрации одного из ионов, на которые диссоциирует вода, компенсирова­лось изменением концентрации другого иона в противополож­ную сторону. На основании этого, зная концентрацию ионов Н+ в каком-то растворе, легко вычислить концентрацию ионов ОН- и, наоборот, зная концентрацию ионов ОН-, легко вычислить концентрацию Н+:

Отсюда следует, что для характеристики кислотности рас­твора (кислый, нейтральный, щелочной) достаточно указать концентрацию ионов водорода. В чистой воде при 25°С кон­центрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны и состав­ляют:

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гид­роксид-ионов равны, называются нейтральными. В кислыхрастворах концентрация ионов Н+ выше, чем ионов ОН-, а в щелочных- концентрация ионов Н+ ниже концентрации ОН-. Поскольку концентрация ионов водорода выражается числом 10 в отрицательной степени и оперировать такой малой вели­чиной неудобно, то для характеристики кислотности растворов был введен водородный показатель рН,представляющий собой десятичный логарифм концентрации ионов водорода с обрат­ным знаком:

рН = - lg[H+]

 

Очевидно, что для чистой воды при комнатной температуре рН = 7. В кислой среде рН < 7, а в щелочной рН > 7. Зная водо­родный показатель, легко определить при необходимости и гидроксильный показатель рОН. Если КW = [Н+][ОН-] = 10-14, то

Способы определения рН раствора

Значение рН растворов можно определять с помощью спе­циальных приборов. Для приблизительного определения рН служат кислотно-основные индикаторы,которые представляют собой слабые органические кислоты (фенолфталеин) или осно­вания (метилоранж). Действие кислотно-основных индикаторов основано на том, что диссоциированная и недиссоциированная формы индикатора имеют разную окраску. Например, фенол­фталеин в недиссоциированной форме НАс - бесцветный, а в анионной форме Ас- - малиновый.

В зависимости от окраски молекулярной и ионной форм ин­дикаторы могут быть двухцветными (имеют окраску обе фор­мы), например метилоранж, лакмус, или одноцветными (одна из форм бесцветна), например фенолфталеин.

Если индикатор представляет собой органическую кислоту, он диссоциирует по схеме:

НАс ↔ Н+ + Ас-

где Ас - кислотный остаток этой кислоты.

При высокой концентрации ионов водорода, т. е. в кислой среде, равновесие диссоциации индикатора смещено влево, т. е. его диссоциация подавляется, причем в тем большей степени, чем меньше сила кислоты, являющейся индикатором.

Для каждого индикатора существует определенный интер­вал изменения окраски,в этом интервале концентрации иони­зованной и неионизованной форм соизмеримы и окраска инди­катора меняется в зависимости от рН раствора. За пределами этого интервала окраска индикатора остается практически по­стоянной вне зависимости от рН раствора.

Если рН исследуемого раствора оказывается за пределами интервала, в котором данный индикатор меняет окраску, то этот индикатор может лишь показать, что рН больше или меньше какого-то значения. В этом случае для определения рН следует использовать другие индикаторы, с другим интервалом изменения окраски, постепенно сужая, таким образом, интервал, в котором может быть рН исследуемого раствора.

Существуют универсальные индикаторы,представляющие собой смесь нескольких индикаторов, каждый из которых ме­няет цвет в своей области рН, поэтому цвет универсального ин­дикатора в целом изменяется в гораздо большем интервале рН. Индикаторы позволяют определять рН с точностью до несколь­ких десятых долей единицы.

18 вопрос: Гидролиз солей. Степень гидролиза. Константа гидролиза

Гидролиз –это разложение какого-либо вещества под действием воды.

Гидролиз соли представляет собой реакцию, обратную реакции нейтрализации. Так, если гидролизуется соль, состоящая из ка­тиона А и аниона В (для простоты примем их однозарядными), то имеет место обратимая реакция:

Чтобы гидролиз протекал необходимо, чтобы образовывался осадок. Возможны, 3 варианта гидролиза:

–соль должна быть образована слабой кислотой и сильным основанием;

– соль должна быть образована слабым основанием и сильной кислотой;

– соль должна быть образована слабым основанием и слабой кислотой.