Вопрос 28 Ионное произведение воды. Водородный показатель рН. Понятие о буферных растворах

Определение: ионное произведение воды – величина постоянная при данной температуре для воды и любых водных растворов, равная произведению концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов, т.е. 10-14. Водородный показатель (рН) – количественная характеристика кислотности среды. Он равен отрицательному десятичному логарифму концентрации свободных ионов водорода в растворе: рН = -lg[H+]. Например, если [Н+] =10-5 моль/л, то lg10-5 = 5, т.е. рН =5. Иногда кроме рН используют показатель рОН, который равен -lg[OH-]. Логарифмируя ионное произведение воды, получим:

lg[H+] + lg[OH-] = -14, или рН + рОН = 14 (при 25*)

В нейтральной среде концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов, а её рН =7. В кислой среде концентрация ионов водорода больше, чем концентрации гидроксид-ионов, а рН < 7. В щелочной среде концентрация ионов водорода меньше, чем концентрации гидроксид-ионов, а, следовательно, рН такой среды >7.

Таблица. Зависимость среды раствора от концентрации ионов Н+ и ОН- среда

Концентрация ионов водорода [Н+], моль/л

Концентрация гидроксид-ионов[ОН-], моль/л

рН среды:

Нейтральная КислаяЩелочная

10-7>10-7<10-7

10-7<10-7>10-7

7 <7>7

Водородный показатель широко используется для характеристики кислотно-основных свойств различных растворов, в том числе и различных биологических сред. Значение рН оказывает влияние на протекание физико-химических процессов в живых организмах, технологических процессов на производстве, в сельском хозяйстве, природе.Растворы, содержащие одновременно какую-либо слабую кислоту и ее соль или какое-либо слабое основание и его соль, оказывающие буферное действие, называют буферными растворами. Буферные растворы (англ. buffer, от buff — смягчать удар) — растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов; смесь слабой кислоты с сопряженным основанием (напр., СН3СООН и CH3COONa — ацетатный буфер) или слабого основания и сопряженной кислоты (напр., NH3 и NH4CI — аммиачный буфер).[1] Величина рН буферного раствора мало изменяется при добавлении небольших количеств свободной сильной кислоты или щёлочи, при разбавлении или концентрировании. Буферные растворы широко используют в различных химических и биохимических процессах.Буферные растворы имеют большое значение для протекания реакций в живых организмах. Например, в крови постоянство водородного показателя рН (химический гомеостаз) поддерживается тремя независимыми буферными системами: бикарбонатной, фосфатной и белковой. Известно большое число буферных растворов (ацетатно-аммиачный буферный раствор, фосфатный буферный раствор, боратный буферный раствор, формиатный