Кислотность и основность среды

Рассмотрение механизмов, обеспечивающих изогидрию, основано на определении понятий кислоты и основания. В химии растворов применяют две основные теории кислот и оснований.

1. Теория электролитической диссоциации С.Аренниуса:

Кислоты - электролиты, образующие при диссоциации катионы водорода (Н⁺);

Основания - электролиты, образующие при диссоциации анионы гидроксила (ОН^- ).

2. Протолитическая (протонная) теория Бренстеда - Лоури:

Кислоты - доноры протонов (Н⁺);

Основания - акцепторы протонов (Н⁺).

Вода является слабым электролитом, а значит плохо диссоциирует на ионы:

Н₂О Н⁺ + ОН^-

При 25⁰С:

К_(Н2О) = [H⁺] [OH^-] = 10^-14

К_(Н2О) - константа автопротолиза называется ионным произведением воды.

В чистой воде: [H⁺] = [OH^-] = 10 ^-7моль/л - нейтральная среда

Если [H⁺] > [OH^-], то [H⁺] > 10^-7моль/л - кислая среда

[H⁺] < [OH^-], то [H⁺] < 10^-7моль/л - щелочная среда.

Поскольку опелировать показателями степеней неудобно, Соренсен (1909г.) ввел понятие водородного показателя - отрицательного десятичного логарифма концентрации ионов водорода:

рН = - lg [H⁺]

Используют также гидроксильный показатель - отрицательный десятичный логарифм концентрации гидроксильных групп:

рОН = - lg [OH^-].

При рН = 7 рОН = 7 - нейтральная среда

рН > 7 рОН < 7 - щелочная среда

рН < 7 рОН > 7 - кислая среда

(0-3 - сильнокислая, 4-7 - слабокислая, 7-10 - слабощелочная, 10-14 - сильнощелочная)

Ионное произведение воды часто выражают в логарифмической форме:

рН + рОН = 14.

Кислотность и основность раствора определяется концентрации ионов водорода, которую также называют активной реакцией среды. рН является мерой активной кислотности раствора.

Для растворов кислот и оснований, исходя из их особенностей, можно рассчитать значения рН их растворов. Для слабых кислот рН находится по формуле:

рН = ½ рК - ½ lg C,

где рК = - lgК называется показателем константы диссоциации слабой кислоты или основания, С - концентрация раствора.

Для слабых оснований рН находится по формуле:

рН = 14 - ½ рК + ½ lg C

Для сильных кислот рН находится по формуле:

рН = - lg (zC), где z – число ионов водорода