Вода является слабым электролитом и в очень незначительной степени диссоциирует на ионы:
H2О ↔ H+ + ОH-
Молярная концентрация ионов водорода и гидроксид - ионов в воде при 22 оС равна 10-7 моль/л.
Выражение константы диссоциации воды:
K дис = ([H+] [ ОH- ])/ [H2О]
Отсюда следует: К дисс [H2О] =[H+] [ ОH- ]
Так как степень диссоциации воды очень мала, то в уравнении концентрацию недиссоциированных молекул воды [H20] можно считать величиной постоянной. Следовательно, и произведение Kдисс[H2О] является величиной постоянной:
Кв = [H+] [ОH-].
Из уравнения следует, что для воды произведение концентраций - ионов водорода и гидроксид – ионов – есть величина постоянная (при постоянной температуре). Эта постоянная величина называется ионным произведением воды и обозначается Кв. Добавление к воде кислот, щелочей и солей смещает равновесие: H20 ↔ H+ + 0H-, но как бы не менялись концентрации ионов Н+ и ионов 0Н- в растворе, произведение их остается величиной постоянной, следовательно, иное произведение воды является величиной постоянной не только для чистой воды, но и для разбавленных водных растворов любых веществ.
|
|
Численное значение при комнатной температуре (при 22 оС):
Kв = [H+] [ОH-] = 10-14,
поэтому, зная концентрацию одного из ионов, легко рассчитать концентрацию второго иона:
[H+] = 10-14/[OH-] моль/л; [ОH-] = 10-14/[H+] моль/л
Таким образом, реакция любого водного раствора может быть количественно охарактеризована концентрацией только одного из ионов воды:
нейтральная среда: [H+] = 10-7 моль/л;
кислая среда: [H+] > 10-7 моль/л;
щелочная среда: [H+] < 10-7 моль/л.
Реакцию среды удобно выражать в логарифмической шкале, вводя так называемый водородный показатель pH.
Водородным показателем называется десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком: pH = - lg [H+].
Исходя из значения pH, реакция среды может быть охарактеризована следующим образом:
нейтральная среда: pH = 7;
кислая среда: pH < 7;
щелочная среда: pH > 7.
Гидроксильным показателем называется десятичный логарифм концентрации гидроксид-ионов, взятый с обратным знаком: pОH = - lg [ОH-].
рН + рОН = 14.
Кислотность и щелочность среды определяются с помощью реактивов, изменяющих свой цвет в зависимости от относительных концентраций ионов Н+ и ОН-. Эти реактивы называют индикаторами. В качестве индикаторов применяют лакмус, метиловый оранжевый, фенолфталеин, универсальный индикатор и др.