Равновесия в водных растворах кислот и оснований

РАВНОВЕСИЯ В ГОМОГЕННЫХ СИСТЕМАХ

Согласно протолитической теории к кислотам относятся химические соединения, способные в растворах отдавать протоны, а к основаниям - вещества, способные присоединять протоны. Для того чтобы кислота могла отдать протон, необходимо присутствие основания, принимающего этот протон. Отдавая протон, кислота образует сопряженное с ней основание, а основание, принимая протон, образует сопряженную с ним кислоту.

В водных растворах кислот имеет место следующее равновесие:

(1.1)

В воде, которая является кислотой и основанием одновременно, устанавливается равновесие

(1.2)

в сокращенном виде

(1.3)

Константа равновесия этой реакции при температуре 25° С равна

(1.4)

В водных растворах масса воды в большинстве случаев очень велика по сравнению с массой растворенного вещества, количество ее в 1 л раствора можно считать постоянным. Тогда выражение для константы равновесия запишется следующим образом:

К [Н₂О] = [Н⁺] [ОН^-] (1.5)

Из уравнения (1.5) следует, что ионное произведение является величиной постоянной при постоянной температуре. Эту константу называют ионным произведением воды, которое при температуре 25° С равно

(1.6)

В чистой воде [H⁺] = [OH^-] = 1×10^-7 M. При избытке [OH^-]

(1.7)

При избытке [Н⁺]

(1.8)

Концентрацию водородных ионов обычно используют для характеристики среды. В большинстве расчетов, относящихся к кислотно-основному равновесию, концентрации (и другие величины) удобно выражать в виде отрицательных логарифмов этих величин, обозначаемых знаком "р". Тогда

Ионное произведение воды тоже можно выразить в логарифмическом виде

рН + рОН = = 14

(1.11)

Пример 1. Вычислить рН раствора, концентрация водородных ионов в котором равна 0.02 М.