Вода. Водородный показатель.

Расчет концентрации ионов водорода в растворе слабой кислоты.

 

, так как [H+] = [A-], то получаем

 

В растворе слабого основании аналогично

 

Вода является весьма слабым электролитом, ее диссоциация выражается уравнением

H2O « H+ + OH-

H+ + H2O « H3O+

Свободных ионов водорода в воде нет.

[H2O] = C исх

С исх = 1000г/18г = 55,55 моль/л. – концентрация воды.

Кравн. × [H2O] = const = [H+]×[OH-] = 1,8×10-16×55,55 = 1×10-14

 
 

 


т.е. [H+]×[OH-] = 1×10-14 = Kw - ионное произведение воды.

В любом растворе присутствуют как ионы водорода, так и ионы гидроксила, но в разных количествах.

Нейтральная среда:

 

 

Кислая среда:

 

[H+] > 10-7 , т.е. [H+] = 10-6; 10-5

[OH-] = 10-8; 10-9

Щелочная среда:

[H+] < 10-7 , т.е. [H+] = 10-8; 10-9;10-10

[OH-] = 10-6; 10-5; 10-4

 

Водородный показатель среды:

pH = - lg[H+]; pOH = - lg[OH-]

В нейтральной среде: pH = 7 = pOH.

В кислой среде: pH < 7; pOH > 7.

В щелочной среде: pH > 7; pOH < 7.

pOH = 14 – pH

Ионное произведение воды зависит от температуры, так как степень диссоциации воды зависит от температуры.

При t = 0°; Kw = 0,114×10-14

 
 

 

 


pH = - lg[H+] = 7,47; т.е. при 0° - pH нейтральной среды > 7.

При t = 50°

[H+]×[OH-] =5,47×10-14

 

 

 

pH = 6,63

Пример 1:

Расчет водородного показателя:

См = 0,1 М

Ккисл = 1,8×10-4


Вычислить pH в водном растворе муравьиной кислоты:

 
 

 


pH = - lg 4,2×10-3 = 2,38 – кислая среда.

Для слабых электролитов можно использовать концентрацию ионов, а не понятие активности.

Пример 2:

Вычислить рН в 0,25М растворе хлорной кислоты.

Хлорная кислота – сильный электролит, следовательно для расчетов нужно использовать активность ионов , а не концентрацию.

HClO4 = H+ + ClO4-

 

 
 

 


f = 0,681.

аH+ = f×[H+] = 0,25×0,681 = 0,17

 

pH = - lg0,17 = 0,77 – очень кислая среда.