Буферные системы и их свойства. Вычисление значений рН буфера

Константа автопротолиза для воды или ионное произведение воды:

К_w = [H⁺]× [OH^-].

Численное значение ионного произведения воды при 22 ⁰С, так как K_w - величина постоянная лишь при постоянной температуре:

K_w = [H⁺]∙ [OH^-] = 1,8 ∙ 10^-16 ∙ 55,56 = 10^-14

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, называются нейтральными растворами. При 22⁰С в нейтральных растворах концентрация как ионов водорода, так и гидроксид-ионов равна 10^-7 моль/л.

Таким образом, что степень кислотности и степень щелочности раствора можно выразить с помощью концентраций ионов H⁺ или OH^-:

Нейтральный раствор - [H₃O⁺] = 10^-7 моль/л, т.е. [H⁺] = [OH^-];

Кислый раствор - [H₃O⁺] > 10^-7 моль/л, т.е. [H⁺] > [OH^-];

Щелочной раствор - [H₃O⁺] < 10^-7 моль/л, т.е. [H⁺] < [OH^-].

Водородный показатель рН: рH = -lg [H⁺].

Тогда [Н⁺] = 10^-рН, где [Н⁺] - концентрация ионов водорода, моль/л.

В кислых растворах рН< 7, и тем меньше, чем кислее раствор;

В щелочных растворах рН > 7, и тем больше, чем больше щелочность раствора;

В нейтральных растворах рН =7.

Тогда рН + рОН = 14, рН = 14 – рОН или рОН = 14 – рН.

Пример: Рассчитать рН в 0,0025 М растворе азотной кислоты.

Решение:

1) HNO₃ «H⁺ + NO₃^-, рН< 7;

2) рH = -lg [H⁺];

3) Концентрация ионов водорода в растворе равна концентрации азотной кислоты,

т.е. [H⁺] = 0,0025 моль/л;

4) рН = - lg [0,0025] = 2,6 т.е. рН = 2,6.