Ионное произведение воды

ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ

Теоретическое введение

При комнатной температуре вода диссоциирует весьма незначительно (1 из 556 миллионов молекул):

H₂O → ← +

Константа диссоциации воды выражается соотношением:

При температуре 25 °С K_д (H₂O) = 1, 8· .

Количество вещества воды можно определить, разделив массу 1 л воды (1000 г) на ее молярную массу:

ν (H₂O) = = 55, 56 моль

Отсюда молярная концентрация воды: [H₂O] = 55, 56 моль/л.

Концентрация молекул воды является практически постоянной и ее можно объединить с константой диссоциации:

K_д ·[H₂O] = [ ][ ]

K_д ·[H₂O] = 1, 8· · 55, 56 = =

= [ ][ ] =

Ионное произведение воды – это произведение концентраций ионов и в чистой воде или в любом водном растворе, которое остается постоянным при постоянной температуре. При 25 °С оно равно .

В чистой воде концентрации катионов водорода и гидроксид-ионов между собой равны:

[ ] = [ ] = = моль/л.

Если в воду добавить кислоту, т.е. ионы , их концентрация в растворе увеличивается, вызывая уменьшение концентрации ионов . Такие растворы имеют кислый характер среды.

При добавлении щелочи, т.е. ионов , концентрация этих ионов в растворе увеличивается, вызывая уменьшение концентрации ионов . Такие растворы имеют щелочной характер среды.

Растворы, в которых концентрации и равны, имеют нейтральный характер среды.

По концентрации ионов можно определить кислотность среды в растворе, которую количественно определяют водородным показателем рН:

Нейтральный раствор	[ ] = [ ] =	рН = 7
Кислый раствор	[ ] > [ ] >	рН < 7
Щелочной раствор	[ ] < [ ] <	рН > 7

Аналогично рОН = –lg[ ]

Так как [ ][ ] = , следовательно рН + рОН = 14.

Приближенно значение рН можно определить с помощью кислотно-основных индикаторов – слабых органических кислот или оснований, которые существуют в молекулярной (HInd) и ионной (Ind^–) формах, имеющих различную окраску в зависимости от рН среды:

При изменении в растворе концентрации ионов или (т.е. рН среды) данное равновесие, по принципу Ле Шателье, смещается в сторону определенной формы индикатора, имеющей характерную окраску.

Например, молекулярная форма лакмуса, существующая в кислой среде, окрашена в красный цвет, а ионная форма, существующая в щелочной среде – в синий. Этим обусловлена различная окраска лакмуса при разных значениях рН среды.

Изменение окраски каждого индикатора происходит только в определенных интервалах рН, зависящих от его природы.

Важнейшие индикаторы и интервалы их рН перехода:

Универсальный индикатор – смесь индикаторов с разным рН переходом.

Более точно рН раствора определяют с помощью прибора – рН-метра (потенциометра).