Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






ИОННОЕ ПРОИЗВЕДЕНИЕ ВОДЫ. ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ СРЕДЫ




Тщательно очищенная от посторонних примесей вода обладает незначительной электрической проводимостью. Это может быть объяснено тем, что молекулы воды частично распадаются на ионы, т.е. Н2О является слабым электролитом. Процесс диссоциации воды протекает согласно следующей схемы

2О ↔ Н3О+ + ОН-

или упрощенно

Н2О ↔ Н+ + ОН-

Применяя закон действия масс к процессу диссоциации воды, имеем:

КД = [H+][OH-] / [H2O] или KД∙[H2O] = [H+][OH-],

где КД – константа диссоциации (величина табличная).

Поскольку на ионы диссоциирует небольшая часть молекул воды (распадается лишь одна из примерно 108 молекул), то ее концентрацию можно считать неизменной и постоянной. Обозначая KД∙[H2O] через КВ, получаем:

КВ = [H+][OH-], (6)

где КВ – ионное произведение воды.

Ионное произведение воды показывает, чему равно произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов в воде.

Значение КВ зависит только от температуры. Установлено, что при 220С ионное произведение воды КВ=10-14.

Так как в соответствии с уравнением диссоциации концентрации ионов Н+ и ОН- в воде одинаковы, то их можно определить

[H+] = [OH-] = = 10-7 моль/л. (7)

В соответствии с теорией электролитической диссоциации ионы Н+ являются носителями кислотных свойств, а ионы ОН- - носителями основных свойств. Поэтому, раствор будет нейтральным, когда СН+ = СОН- = 10-7 моль/л; кислотным, когда СН+ > СОН- > 10-7 моль/л, и основным, когда СН+ < СОН- < 10-7 моль/л.

При изменении кислотности раствора ионное произведение воды остается постоянным: при подкислении раствора повышается концентрация ионов водорода, но во столько же раз уменьшается концентрация гидроксил-ионов; при подщелачивании раствора возрастает концентрация гидроксильных ионов, но соответственно уменьшается концентрация ионов водорода.

Зная концентрацию ионов водорода, легко найти концентрацию гидроксид-ионов, и наоборот.

ПРИМЕР 5. Определить концентрацию ионов водорода, если концентрация гидроксид-ионов равна 10-9 моль/л.

РЕШЕНИЕ. Используя формулу (6), имеем [H+] = KB / [OH-].

[H+] = 10-14 / 10-9 = 10-5 моль/л.

ОТВЕТ: [H+] = 10-5 моль/л.

Оперировать числами с отрицательным показателем степени неудобно, поэтому введена особая единица измерения концентрации ионов водорода, называемая водородным показателем и обозначаемая рН.

Водородным показателем рН называется отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода в растворе.

рН = - lg [H+] (8)

Водородный показатель определяет характер реакции раствора. При 220С в нейтральной среде рН = 7, в кислой среде рН < 7 и в щелочной среде рН > 7.

Аналогично отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов называется гидроксильным показателем и обозначается рОН.

рОН = - lg [OH-] (9)

При 220С в нейтральной среде рОН = 7, в кислой среде рОН > 7 и в щелочной среде рОН < 7.

Из выше сказанного следует, что с увеличением кислотности раствора значение рН уменьшается, значение рОН возрастает, а их сумма всегда равна 14.

рН + рОН = 14 (10)

Зная рН среды, можно легко рассчитать рОН среды, и наоборот.

ПРИМЕР 6. Рассчитать рН раствора и определить характер среды, если рОН = 8.

РЕШЕНИЕ. Используя формулу (10), получаем рН = 14 – рОН = 14 – 8 = 6.

Так как рН < 7, следовательно, раствор имеет кислую среду.

ОТВЕТ: рН = 6, среда кислая.

ПРИМЕР 7. Рассчитайте рН 0,01 М раствора NH4OH при 250С.

РЕШЕНИЕ. Гидроксид аммония – слабый электролит и диссоциирует обратимо: NH4OH ↔ NH4+ + ОН-.

Значение КД находим в приложении; КД (NH4OH) = 1,8∙10-5.

Равновесную концентрацию ионов ОН- находим из формулы (4)

[ОH-] = = = 4,24∙10-4 моль/л.

По формуле (9) определяем гидроксильный показатель

рОН = - lg [OH-] = - lg [4,24∙10-2] = 3,37.

Используя формулу (10) определим рН раствора

рН = 14 – рОН = 14 – 3,37 = 10,63.

ОТВЕТ: рН = 10,63.

 

Водородный показатель имеет важное значение для понимания большинства процессов, протекающих в жидкой фазе, так как ионы Н+ и ОН- непосредственно участвуют во многих из этих процессов. Кроме того, эти ионы являются гомогенными катализаторами многих реакций. Величина рН может служить критерием силы кислоты и основания. В ряду кислот более сильной будет та, у которой при одинаковой молярной концентрации концентрация ионов водорода выше (рН ниже). Для оснований подобная зависимость имеет обратный характер.

С определением кислотности среды приходится иметь дело на химических предприятиях и в химических лабораториях; в кондитерском и хлебопекарном производстве. Существенно влияние на урожайность оказывает рН почвы, на экологию водоема – рН воды.






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

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