2018-01-21
699
Кислотно – основные свойства растворов определяются величиной концентрации ионов водорода или гидроксила. Мы уже знаем, что ионное произведение воды при определенной температуре постоянно, а [H+] и [OH—] — переменные, то по их величинам можно говорить о кислотности или щелочности раствора. При нейтральном характере раствора, т.е. [H+] = [OH—], получаем следующее:
[H+] = [OH—] = (KН2О)1/2 = (1·10-14)1/2 = 10-7 М
Увеличение или уменьшение концентраций иона водорода или гидроксид — иона меняет характер среды. Таким образом, в растворах с различным характером среды, при температуре 25ºС, выполняются следующие условия:
| Нейтральная среда | [H+] = [OH—] = 10-7 М |
| Кислая среда | [H+] > [OH—], [H+] > 10-7 М, [OH—] ˂ 10-7 М |
| Щелочная среда | [H+] ˂ [OH—], [H+] ˂ 10-7 М, [OH—] > 10-7 М |
Следует помнить, что не зависимо от характера среды, в водных растворах всегда существуют оба иона.
Выражение характера среды данным способом информативно, но сопряжено с некоторыми трудностями в случае выражения небольших значений концентрации иона водорода. Более удобно пользоваться отрицательным логарифмом этой величины, называемой водородным показателем pH:
|
|
|
pH = -lg[H+] = lg (1/[H+])
Отметим, что изменению [H+] в 10 раз соответствует изменение pH всего на 1 единицу.
pOH = -lg[OH—] = lg (1/[OH—])
pH и pOH нейтрального раствора равен 7:
pH = -lg[H+] = -lg(1·10-7) = 7
| Нейтральная среда | pH = pOH = 7, pH + pOH = 14 |
| Кислая среда | pH ˂ pOH, pH ˂ 7, pH + pOH = 14 |
| Щелочная среда | pH >pOH, pH > 7, pH + pOH = 14 |
На следующем рисунке наглядно показано зависимость характера среды от величины pH
Все рассмотренные нами представления об ионном произведении воды справедливы для случая диссоциации химически чистой воды. Если же равновесные концентрации H+ или ОH— составляют большие величины, то ионное произведение воды выражается формулой:
a H+ a OH— = K`H2O
где a H+ и a OH— — соответственно активности ионов водорода и ионов гидроксила;
K`H2O — истинная константа, значение которой не зависит от величины ионной силы раствора.
Учитывая, что
a H+ = [H+] · f H+, a OH— = [OH—] · f OH—
преобразуем выражение:
[H+]·[OH—] = K`H2O/ (f H+· f OH— )
где f H+· f OH— — коэффициенты активности
Для определения характера среды раствора существует много методов, самый простой из них – применение индикаторов. Далее приведены некоторые индикаторы и зависимость изменения их окраски от концентрации ионов водорода.
