Введение. Вода является весьма слабым электролитом

Вода является весьма слабым электролитом. Диссоциация воды может быть выражена уравнением

Н₂О «Н⁺+ОН^- .

Константа диссоциации определяется уравнением

K = [H⁺]×[OH^-] /[H₂O].

Поскольку в разбавленных растворах концентрация воды практически постоянна, то

Kw = K×[H₂O] =[H⁺]×[OH^-] = const.

Величина, обозначаемая Kw, называется ионным произведением воды. Она зависит только от температуры. При 25^оС

Kw = [H⁺]×[OH^-] = 1× 10^-14.

Постоянство Kw означает, что в любом водном растворе (нейтральном, кислом или щелочном) представлены оба вида ионов, т.е. ионы водорода и гидроксильные ионы. Характер среды определяется теми ионами, концентрация которых больше. Понятия кислая, нейтральная и щелочная среда приобретают количественный смысл:

если [H⁺]=[OH^-]=Ö1× 10^-14 = 10 ^{- 7} моль/л - среда нейтральная;

если [H⁺] > 10^-7 моль/л - среда кислая;

если [H⁺] < 10^-7 моль/л - среда щелочная.

Для характеристики среды удобнее пользоваться не значениями концентраций, а их логарифмами, взятыми с обратным знаком. Эти величины называются соответственно водородным и гидроксильным показателями и обозначаются символами рН и рОН:

рН = - lg[H⁺]; pOH = - lg[OH^-]

соответственно

рН + рОН = 14.

Для экспериментального определения кислотности или основности среды используют слабые органические кислоты и основания, которые называются индикаторами. Окраска индикаторов в недиссоциированном состоянии отличается от окраски их ионов. Диссоциацию на ионы такого индикатора, например, метилового оранжевого, можно представить в общем виде следующим образом:

RH «H⁺+R^-

красный желтый

При увеличении [H⁺] равновесие сместится влево, в сторону красной окраски, при уменьшении [H⁺], т.е. при добавлении [OH^-] - соответственно вправо, в сторону желтой окраски.

Интервалы перехода окраски некоторых индикаторов

Индикатор	Интервал перехода рН	Изменение цвета
Метиловый оранжевый Метиловый красный Лакмус Ф\ф	3,2-4,4 4,4-6,2 5,0-8,0 8,2-10,0	От красного до желтого   От красного до желтого   От красного до синег От бесцветного до малинового

На основе свойств кислотно-основных индикаторов создан универсальный индикатор. Смесь простых индикаторов подобрана так, что окраска раствора с каплей такой смеси изменяется непрерывно с изменением рН в широком интервале. Промышленность выпускает универсальную бумагу. По изменению окраски такой индикаторной бумаги с помощью цветовой шкалы определяют рН раствора. Для измерения рН наряду с химическими индикаторами используется специальный прибор - рН-метр. РН-метр состоит из милливольтметра и двух электродов. В исследуемый раствор опускают два электрода - стандартный и индикаторный. Потенциал стандартного электрода j_станд. постоянен в любом растворе, потенциал индикаторного электрода j_инд. зависит от рН раствора. Милливольтметр рН-метра отградуирован не в вольтах, а в единицах рН. Поэтому при измерении разности потенциалов (j_станд. - j_инд.) по шкале милливольтметра определяется рН раствора.

Дата добавления: 2015-07-08