Ионное произведение воды

Вода является очень слабым амфотерным электролитом:

2H₂ «H₃O⁺ + OH^-; DH°» 56 кДж.

Свободные ионы водорода H не способны к существованию в водном растворе - они мгновенно гидратируются водой до катионов оксония (H₃O⁺).

Однако, для простоты записи часто используют обозначение H⁺:

H₂O «H⁺ + OH^-.

Константа диссоциации воды равна:

= 1,8×10^-16 при 25 °С

В воде и разбавленных водных растворах электролитов молярная концентрация воды практически постоянна и равна

C = = 55,6 моль/л,

где 1000 - масса 1 л воды, г; 18 - молярная масса воды, г/моль.

Поэтому можно считать постоянным произведение:

K×[H₂O] = [H⁺]×[OH^-] = 1,8×10^-16 ×55,6 = 1×10^-14 (моль/л)

Произведение равновесных концентраций ионов водорода и гидроксила в воде и разбавленных водных растворах (при постоянной температуре) есть величина постоянная - ионное произведение воды (K_В).

K = [H⁺]×[OH^-] = 1×10^-14 при 25 °С

При увеличении температуры K_В значительно возрастает:

t, °С 0 18 25 30 50 60

K×10¹⁴ 0,1139 0,5702 1,0008 1,469 5,474 9,614

Следовательно, в чистой воде при 25 °С

[H⁺] = [OH^-] = 1×10^-7 моль/л.

В водных растворах электролитов молярные концентрации ионов H⁺ и OH^- не обязательно равны 10 моль/л (как в чистой воде), но их произведение при 25 °С всегда равно 1×10^-14. Следовательно, если задано значение [H⁺], то легко определить и [OH^-], и наоборот:

В кислых растворах преобладает концентрация ионов H⁺:

[H⁺] > [OH^-], т.е. [H⁺] > 1×10^-7 и [OH^-] < 1×10^-7 моль/л.

В основных растворах преобладает концентрация ионов [OH ]:

[OH^-] > [H⁺], т.е. [OH^-] >1×10^-7 и [H⁺] < 1×10^-7 моль/л.

Для удобства вместо значений [H⁺]

используют водородный показатель pH.

Водородный показатель - отрицательный десятичный логарифм числового значения молярной концентрации ионов водорода:

pH = -lg[H⁺]

По аналогии используют гидроксильный показатель (pOH):

pOH = -lg[OH^-]

Величина pH используется как мера кислотности, нейтральности или основности водных растворов:

в кислой среде pH < 7,

в нейтральной среде pH = 7,

в основной среде pH > 7.

Значение pH может быть больше 14 или отрицательным (очень кислая среда).

Существуют различные методы определения концентрации ионов водорода (и, соответственно, гидроксид-ионов).

Дата добавления: 2015-07-11