Как известно, вода диссоциирует по уравнению:
Н2О↔Н+ + ОН-
Однако степень диссоциации воды очень мала. При температуре = 220С из 55,51 г/молей воды, содержащихся в 1л (1000:18,016 = 55,51) только 10-7г/моль находятся в виде ионов. На основании закона действующих масс константа диссоциации воды (при температуре 220С)
К Н2О = [H+][ ОH] = 10-7·10-7/55,51
[H2О]
Поскольку 55,51>>10-7, изменение степени ионизации воды даже в сотни тысяч раз практически не изменит величины [ H2О], что позволяет считать ее постоянной (константа диссоциации воды-Кв).
Тогда, Кв = [H+][ ОH] = 10-7·10-7 = 10-14
Это постоянное (для данной температуры) произведение называется ионным произведением воды. Концентрацию ионов водорода и гидроксила выражают в виде отрицательного логарифма - рН и рОН. рН = -lg [H+] рОН = -lg [ОH-]
- lgН = рН = 7. В чистой воде имеется равенство ионов Н+ и ОH- и вода является нейтральной. Но вода, содержащая растворенные вещества, имеет кислую или щелочную реакцию. При кислой реакции [H+] > [ОH-], а при щелочной - [H+] < [ОH-].
рН+рОН = -lg10-14 = 14. Значит, при нейтральной реакции при t = 220С
рН = рОН = 14/2= 7
рН >7 – щелочная рОН < 7
рН < 7 –кислая рОН > 7
При температуре кипения (1000С) [H+][ ОH] = 10-6·10-6 = 10-12
Нейтральная вода при рН = 6
При надкритической температуре (4000С) - нейтральная вода при рН=4,5.