Электролитическая диссоциация воды. Ионное произведение воды, водородный показатель рН

Чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но всё же обладает измеримой электропроводностью, которая объясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы. По величине электропроводности чистой воды можно определить концентрацию ионов водорода и гидроксид-ионов в воде.

Поскольку степень диссоциации воды очень мала, то концентрация недиссоциированных молекул в воде практически равна общей концентрации воды, поэтому из выражения для константы диссоциации воды получакм, что для воды и разбавленных водных растворов при неизменной температуре произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. Эта постоянная величина называется ионным произведением воды.

H₂O=H⁺+OH^-

K=[H⁺][OH^-]/[H₂O]

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, называются нейтральными. В кисдых растворах больше ионов водорода, в щелочных - гидроксид-ионов. Но произведение их концентраций всегда постоянно. Это означает, что если известна концентрация ионов водорода в водном растворе, то тем самым и определена и концентрация гидроксид-ионов. Поэтому как степень кислотности, так и степень щёлочности раствора можно количественно охарактеризовать концентрацией ионов водорода:

Кислотность или щёлочность раствора можно выразить более удобным способом: вместо концентрации ионов водорода указывают её десятичный логарифм, взятый с обратным знаком. Последняя величина называется водородным показателем и обозначается рН: . Отсюда ясно, что в нейтральном растворе pH=7; в кислых растворах рН<7 и тем меньше, чем кислее раствор; в щелочных растворах рН>7, и тем больше, чем больше щёлочность раствора.

Для измерения рН существуют различные методы. Приближённо реакцию раствора можно определить с помощью специальных реакторов, называемых индикаторами, окраска которых меняется в зависимости от концентрации ионов водорода. Наиболее распространены метиловый оранжевый, метиловый красный, фенолфталеин и лакмус

29. Ионные реакции обмена.

Реакция ионного обмена - это реакция между ионами, образовавшимися в результате диссоциации электролитов. Они протекают до конца в следующих случаях:

1. если образуется осадок;

2. если выделяется газ;

3. если образуется малодиссоциирующее вещество - вода.

Если в растворах нет таких ионов, которые могут связываться между собой с образованием осадка, газа или воды, то такая реакция называются обратимой.

Равновесие в растворах электролитов, также как и всякое химическое равновесие, сохраняется неизменным, пока определяющие его условия не меняются; изменение условий влечёт за собой нарушение равновесия.

Так, равновесие нарушается при изменении концентрации одного из участвующих в этом равновесии ионов: при её увеличении происходит процесс, в ходе которого эти ионы связываются.

1. Введение в раствор слабого электролита одноимённых ионов уменьшает степень диссоциации этого элемента;

2. растворимость электролитоа уменьшается от введения в раствор одноимённых ионов.

1 и 2 влекут за собой изменение концентрации ионов.

Основания - этоэлектролиты, диссоциирующие в растворах с отщеплением гидроксид-ионов. Чем больше константа диссоциации данного основания, тем оно сильнее. Существуют гидроксиды, способные вступать во взаимодействие и образовывать соли не только с кислотами, но и с основаниями. К таким гидроксидам принадлежит гидроксид цинка. При взаимодействии его, например, с соляной кислотой образуется хлорид цинка, а при взаимодействии с гидроксидом натрия - цинкат натрия. Гидроксиды, обладающие этим свойством, называются амфотерными гидроксидами или амфотерными электролитами. Явление амфотерности объясняется тем, что в молекулах амфотерных электролитов прочность связи между металлом и кислородом незначительно отличается от прочности связи между кислородом и водородом. Диссоциация таких молекул возможна, следовательно, по местам обеих этих связей.Если обозначить амфотерный электролит через ROH, то его диссоциацию можно выразить схемой: . Таким образом, в растворе амфотерного электролита существует сложное равновесие, в котором участвуют продукты диссоциации как по типу кислоты, так и по типу основания.

При составлении ионных уравнений реакций следует учитывать:

1. простые вещества, оксиды, нерастворимые кислоты, основания и соли не диссоциируют;

2. для реакции берут растворы веществ, поэтому даже малорастворимые вещества находятся в растворах в виде ионов;

3. если малорастворимое вещество образуется в результате реакции, то при записи ионного уравнения его считают нерастворимым;

4. сумма электрических зарядов ионов в левой части уравнения должна быть равна сумме электрических зарядов ионов в правой части.

Обычно сначала записывают молекулярное уравнение реакции, затем с помощью таблицы растворимости определяют растворимость каждого вещества, составляют полное ионное уравнение и наконец, краткое ионое уравнение путём исключения ионов из левой и правой частей уравнения, которые в ходе реакции не претерпели изменений.