Вода – слабый электролит. Она полярна и находится в виде гидратированных кластеров. Благодаря тепловому движению связь разрывается, происходит взаимодействие: Н2О↔[Н3О]+*.пН2О + ОН-.рН2О
Происходит самоионизация воды. Водородная связь превращается в ковалентную (по донорно-акцепторному механизму).
Самоионизация (автопротолиз) воды – реакция переноса протона от одной молекулы к другой.
2Н2О↔Н3О+ +ОН- ΔдHо298=+56,5 кДж∙моль-1
Упрощенно процесс ионизации воды записывается как: Н2О↔Н+ + ОН-, однако истинные процессы эта реакция не изображает. Исходя из закона действующих масс можно записать константу равновесия этого процесса:
Кд = = = 1,82∙10-16моль∙дм-3
На основании измерения электропроводности чистой воды было найдено, что хотя в 1л ее содержится , на ионы распадается только 10-7 моль, поэтому концентрацию недиссоциированной воды принимаем за 55,56 моль.
Кд∙ [H2O] = [H+]∙[OH-] = 1,82∙10-16∙55,56 = 1,00∙10-14 = Кw
Кw – ионное произведение воды, соnst для водных растворов.
Кw - произведение концентраций ионов водорода и гидроксид иона при постоянной температуре есть величина постоянная и равна 10-14 в любом вводом растворе.
Если [H+]=[OH-]=10-7 моль/дм3 – раствор нейтральный. рН=7
[H+]>[OH-] [H+]=10-1до 10-7моль/дм3 – раствор кислый. рН<7
[H+]<[OH-] [H+]=10-7до 10-14моль/дм3 – раствор щелочной. рН>7
В 1909 году Серенсен для обозначения концентраций [H+] и [OH-] ввел новые обозначения:
-lg[H+]=рН – водородный показатель
-lg[ОH-]=рОН – гидроксильный показатель
Прологарифмировав уравнения расчета ионного произведения воды получаем:
-lgKW = 14 = -lg[H+]+(-lg[ОH-])