Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель. Нейтральная, кислая и основная среды

Вода является очень слабым электролитом. Электролитическая диссоциация воды выражается следующим уравнением:

Н₂О <=> Н⁺ + ОН^-

Это обратимый процесс. Константа диссоциации воды запишется:

умножая левую и правую части выражения на [H₂O],

получим = [Н⁺]∙[ОН^-],

где = К_д∙[H₂O] и называется ионным произведением воды Это уравнение показывает, что при постоянной температуре произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная.

При 22⁰С [Н⁺]∙[ОН^-] = 10^-14 мол/л. В воде [Н⁺] = [ОН^-] = 10^-7 мол/л.

В зависимости от концентрации ионов водорода различают нейтральную, кислую и основную (щелочную) среду (растворы).

Растворы, в которых [Н⁺] = 10^-7 мол/л – нейтральные растворы. В нейтральных растворах присутствуют ионы H⁺ и OH^-. Концентрации ионов равны 10^-7 мол/л.

Растворы, в которых [Н⁺] > 10^-7 мол/л – кислые растворы. В кислых растворах присутствуют ионы H⁺ и OH^-. Однако концентрация ионов H⁺ (например, 10^-6, 10^-5 и т.д.) выше концентрации OH^- (например, 10^-8 , 10^-9 )

Растворы, в которых [Н⁺] < 10^-7 мол/л – щелочные растворы. В щелочных растворах присутствуют ионы H⁺ и OH^-. Однако концентрация ионов H⁺ (например 10^-8, 10^-9 и т.д.) ниже концентрации OH^-.

В 0,01 М растворе HCl при 25⁰С [Н⁺] = 0,01 = 10^-2 мол/л, т.к. HCl – сильный электролит и a = 1. При этом концентрация гидроксид ионов: [ОН^-]= / [Н⁺] = 10^-14 / 10^-2 = 10^-12 мол/л.

Для характеристики среды пользуются не значением концентрации ионов водорода [Н⁺], а величиной водородного показателя (рН):

рН = -lg[Н⁺]

рН = 7 – нейтральная среда,

рН < 7 – кислая среда,

рН > 7 – щелочная среда.

Для 0,01 М раствора HCl [H⁺] = 10^-2 мол/л, рН = - lg 10^-2 = 2,

для 0,01 М раствора NaOH рН = - lg 10^-12 = 12.