Ионное произведение воды

Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель рН

Вода представляет собой слабый амфотерный
электролит:

Н₂О Н+ +
ОН-

или, более точно:

2Н₂О
Н₃О+ + ОН-

Константа диссоциации воды при 25оС
равна:

Такое значение константы соответствует
диссоциации одной из ста миллионов молекул воды, поэтому
концентрацию воды можно считать постоянной и равной 55,55 моль/л
(плотность воды 1000 г/л, масса 1 л 1000 г, количество вещества
воды 1000г:18г/моль=55,55 моль, С=55,55 моль: 1 л =55,55
моль/л). Тогда

Эта величина постоянная при данной
температуре (25оС), она называется ионным
произведением воды K_W:

Диссоциация
воды – процесс эндотермический, поэтому с повышением температуры
в соответствии с принципом Ле-Шателье диссоциация усиливается,
ионное произведение возрастает и достигает при 100оС
значения 10-13.

В чистой
воде при 25оС концентрации ионов водорода и
гидроксила равны между собой:

=
= 10-7 моль/л

Растворы, в которых концентрации ионов
водорода и гидроксила равны между собой, называются
нейтральными.

Если к чистой воде
прибавить кислоту, концентрация ионов водорда повысится и станет
больше, чем 10-7 моль/л, среда станет кислой, при
этом концентрация ионов гидроксила мгновенно изменится так,
чтобы ионное произведение воды сохранило свое значение
10-14. Тоже самое будет происходить и при добавлении
к чистой воде щелочи. Концентрации ионов водорода и гидроксила
связаны между собой через ионное произведение, поэтому, зная
концентрацию одного из ионов, легко вычислить концентрацию
другого. Например, если = 10-3
моль/л, то = K_W/ =
10-14/10-3 = 10-11 моль/л, или,
если = 10-2 моль/л, то
= K_W/ =
10-14/10-2 = 10-12 моль/л.
Таким образом, концентрация ионов водорода или гидроксила может
служить количественной характеристикой кислотности или
щелочности среды.

На практике пользуются
не концентрациями ионов водорода или гидроксила, а водородным рН
или гидроксильным рОН показателями.

Водородный показатель рН равен
отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов
водорода:

рН = — lg

Гидроксильный показатель рОН равен
отрицательному десятичному логарифму концентрации ионов
гидроксила:

рОН = — lg

Легко показать, прологарифмировав ионное
произведение воды, что

рН + рОН = 14

Если рН среды равен 7 — среда нейтральная, если
меньше 7 — кислая, причем чем меньше рН, тем выше концентрация
ионов водорода. pН больше 7 – среда щелочная, чем больше рН,
тем выше концентрация ионов гидроксила.

Ионное произведение

Как заморозить воду для питья? правильная очистка воды посредством замораживания, польза талой воды

Ионное произведение — весьма важная величина, так как позволяет для любого водного раствора найти концентрацию Н ( ОН3) при известной концентрации ОН, и наоборот.

Ионные произведения некоторых растворителей при 25 С.

Ионное произведение является важнейшей характеристикой растворителя, так как определяет возможность к полноту протекания всех реакций.

Шкала рН и шкала pflH в рааличных растворителях.

Ионное произведение в других растворителях отличается от ионного произведения воды.

Произведение коэффициентов активности и ионное произведение воды для растворов некоторых галогенидов при температуре 25 С. J — L1C1. 2 — ЫВг. 3 — NaCl. 4 — NaBr. 5 — КС1. б — KBr. 7 — CsCl.| Зависимость ионного произведения воды от температуры.

Ионное произведение в концентрированных растворах галогенидов представлено на кривых рис. НО. Из этих кривых следует, что для всех растворов солей ионное произведение воды переходит через максимум.

Ионное произведение чистой воды при 25, как известно ( см — гл.

Ионное произведение уксусной кислоты ( Ks) точно не известно. Исходя из того, что такое слабое основание, как анилин, полностью протонировано в уксусной кислоте, можно заключить, что этот растворитель обладает слабыми протоноакцепторны-ми свойствами, которые, возможно, в 10б — 108 раз слабее, чем у воды.

Ионное произведение воды есть величина постоянная и любое повышение концентрации водородных ионов вызывает пропорциональное понижение концентрации гидроксильных ионов и наоборот.

Ионное произведение тяжелой воды / Со2о 0 145 — 10 — 14 также более чем в пять раз меньше, чем ионное произведение Н2О ( разд. Этот фактор становится особенно существен при кислотно-основном катализе.

Ионное произведение воды есть величина постоянная, и любое повышение концентрации водородных ионов вызывает пропорциональное понижение концентрации гидроксильных ионов и наоборот.

Ионное произведение воды есть постоянная величина и, если, например, концентрация ионов водорода увеличивается путем добавления кислоты, то часть их будет связываться с ионами гидроксила в нейтральные молекулы воды. Следовательно, любое повышение концентрации водородных ионов вызывает соответствующее пропорциональное понижение концентрации ионов гидроксила и наоборот. Связь между концентрациями ( точнее активностями) ионов водорода и гидроксильных ионов используется для количественной характеристики кислотности и щелочности среды.

Ионное произведение воды есть величина постоянная не только для воды, но и для разбавленных водных растворов любых веществ.

Когда ионное произведение больше 1 6 — 10 — 8, раствор оказывается пересыщенным относительно сульфата свинца и начинается его осаждение. По мере осаждения концентрации соответствующих ионов в растворе постепенно уменьшаются, и когда произведение их, станет равным величине произведения растворимости осадка, между осадком и раствором устанавливается динамическое равновесие и дальнейшее осаждение прекращается. Жидкая фаза представляет собой насыщенный раствор PbSO4 при данной температуре.