Водородный показатель ( pH )

При равенстве концентраций [H⁺] и [ OH^- ] в нейтральной среде [H⁺] = [ OH^- ] = 10^–7

В кислой среде концентрация концентрация [H⁺] больше, чем 10^–7 моль/л, а в щелочной среде –– меньше, чем 10^–7. Кислотность среды выражается величиной водородного показателя рН, рассчитанной по формуле:

рН = – lg[H⁺]

10^-1… 10^-5 10^-6 10^-7 10^-8 10^-9… 10^-14

кислая ← [H⁺] → щелочная

нейтральная

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

pH

Щелочность среды выражается величиной рОН, значение которой рассчитывается по формуле рОН = – lg[ОH^–]. В кислой среде рН< 7, рОН>7, в щелочной среде рН>7, рОН< 7. Зная рН, легко вычислить рОН, поскольку рН + рОН = 14.

Для качественной оценки кислотности среды применяют индикаторы.

Индикаторы представляют собой слабые органические кислоты или основания, недиссоциированные молекулы и ионы которых имеют различную окраску. Лакмус, например, содержит азолитминовую кислоту, молекулы которой красного, а анионы – синего цвета:

HInd ⇄ H⁺ + Ind^-

красный синий

← [H⁺]

[OH^-] →

В кислой среде лакмус окрасит раствор в красный цвет, а в щелочной – в синий.

Каждый индикатор имеет свою специфическую область перехода окраски. Наиболее точно измерение рН определяется универсальным индикатором, точное значение рН растворов измеряют на приборах – рН-метрах.

Пример 10. Концентрация [H⁺] равна 10^–3 моль/л. Вычислить [OH^-].

Решение: [H⁺]·[ OH^- ] = 10^-14; [OH^-] = моль/л.

Пример 11. Концентрация [OH^-] равна 2,5·10^–12 моль/л. Вычислить рН раствора.

Решение: [H⁺] = моль/л;

рН = –lg [H⁺] = –lg 4·10^–3 = 2,4.

При расчетах рН в растворах слабых электролитов следует учитывать степень их диссоциации.

Пример 12. Вычислить рН в растворе 0,1М NH₄OH (K_дис=1,8·10^–5).

Решение: Из закона разбавления Оствальда следует, что С_ион = , тогда

[OH^-] = = =1,3·10^–3 моль/л;

[H⁺] = ; рН = –lg [H⁺] = –lg 7,7·10^–12 = 11,11.