Свободные ионы водорода Н⁺ не способны к существованию в водном растворе, они мгновенно гидратируются водой до катионов оксония H₃O⁺. Однако для простоты записи часто используется обозначение Н⁺.

В 1 л чистой воды содержится 1*10^-7 моль катионов Н⁺ (H₃O⁺ ) и

1*10^-7 моль анионов ОН^-.

Между концентрациями ионов Н⁺ и ОН^-как в чистой воде, так и в разбавленных водных растворахимеется следующая взаимосвязь:

C_H⁺*C_OH^-=const=f(T)

Т. е. при постоянной температуре произведение молярных концентраций ионов Н⁺ и OH^- в воде и в разбавленных водных растворах постоянно.

В приведенном уравнении обычно записывают равновесные молярные концентрации, обозначаемые формулой иона, заключенной в квадратные скобки:

[Н⁺][ОН^-]==соnst=f(Т)

Это произведение молярных концентраций ионов Н⁺и ОH, постоянное при заданной температуре, называется ионным произведением воды и обозначается К_в.

К_в=[Н⁺][ОН^-]==соnst=f(Т)

При 25°С, К_в=10^-7 (моль/л) X 10^-7 (моль/л) == 1 • 10^-14 моль²/л².

В водных растворах электролитов молярные концентрации ионов Н⁺и ОH^-не обязательно равны 10^-7 моль/л (как в чистой воде), однако их произведение при 25°С всегда равно 10^-14. Следовательно, если задано значение [Н⁺], то легко определить и [ОН^-].

В кислых растворах преобладают ионы Н⁺:

Н⁺ > 10^-7 моль/л и [ОН^-] < 10^-7 моль/л

В щелочных растворах преобладают ионы ОН;

Н⁺ < 10^-7 моль/л и [ОН^-] > 10^-7 моль/л

По предложению датского физика-химика Серенсена вместо значения [Н⁺] используют значения водородного показателя рН. Водородный показатель есть отрицательный десятичный логарифм числового значения молярной концентрации катионов водорода, выраженной в моль/л.

pH = ─lg [H⁺] = ─lg [H³O⁺]

Таким образом, значение рН легко вычислить, если известна концентрация ионов Н⁺ (или Н₃O⁺).

Примеры.

1. В некотором кислом растворе значение [Н₃O⁺] равно 10^-5 моль/л, следовательно:

рН = ─lg [H₃O⁺] = ─lg (10^-5) = 5

2. В некотором щелочном растворе значение [Н⁺] равно 5*10^-8, слeдовательно:

рН -= ─1g [Н⁺] = ─lg (5*10^-8)= 7,3

Если по значению рН необходимо найти значение [Н₃О⁺], то используют выражение:

[H⁺] = [H₃O⁺] = 10^-^pH

Примеры.

1. В некотором растворерН = 6,25, следовательно:

[H₃O⁺] = 10 ^-6,25 = 5,6*10^-7 моль/л.

2. В некотором растворе рН == 8,44, следовательно:

[H⁺]=10^-8,44=3,6*10^-9 моль/л.

Аналогично используется понятие о гидроксильном показателе рOH:

РОН=-lg [ОН^-]

Поскольку К_в=[Н⁺][ОН^-]=соnst при Т=const, то рН=14 ─ pОН

При 25°С рН + рОН =─lg 10^-14= 14 или рН = 14 ─ рОН

Величина рН используется как мера кислотности, нейтральности или основности водных растворив:

кислотная среда отвечает рН < 7,

нейтральная среда отвечает рН = 7,

щелочная среда отвечает рН > 7.

На практике для оценки рН разбавленных водных растворов, в которых 0,1³[H₃O⁺] моль/л или 0,1 ³ [ОН^-] моль/л, используется шкала рН от 1 до 13 (при значениях рН < 1 значения [Н₃О⁺] > 0,1 моль/л, а при значениях рН > 13 значения [ОН^-] > 0,1 моль/л).

Пример.

Требуется определить тип среды, если [OH^-]=2,5*10^-4 моль/л.

рН= 14 – рОH = 14 + lg [OH^-]= 14 + lg(2,5 * 10^-4)=10,4,

т. е. среда щелочная (рH > 7).

Значения рН растворов могут быть точно определены только электрохимическим путем. Для менее точной оценки рH используют кислотно-основные индикаторы.

12 3 Следующая ⇒

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных