§5. Ионное произведение воды.

Ионным произведением воды K_В  называют произведение активности (или концентрации) ионов водорода на активность (или концентрацию) гидроксид-ионов

K_В = а× а= [Н ⁺]×[ОН^–]. (38)

K_В  характеризует равновесие процесса диссоциации воды по схеме Н₂О = Н ⁺ + ОН^–. Ионное произведение воды является постоянной величиной и зависит только от температуры раствора. Если раствор имеет комнатную температуру, то при расчетах K_В принимают равной 1×10^–14.

Концентрации Н ⁺ и ОН ^– принято выражать в логарифмических единицах, в виде так называемых водородного показателя рН и гидроксильного показателя рОН

рН = –lg а= –lg [Н⁺] , (39)

рОН = –lg а= –lg [ОН^–], (40)

Из уравнения (38) с учетом формул (39) и (40) следует, что

рН + рОН = 14 . (41)

По значению рН растворы принято делить на три группы:

1) кислые – рН < 7; 2) щелочные – рН > 7; 3) нейтральныео – рН = 7.

§6. Буферные растворы

Растворы, содержащие слабый электролит и его соль, способны поддерживать постоянным значение рН раствора. Такие растворы называют буферными. Их можно разделить на два типа: кислотный буфер – состоит из слабой кислоты и её соли; основной буфер – состоит из слабого основания и его соли.

Расчет концентрации ионов Н ⁺ в кислотном буфере следует вести по формуле

[Н⁺] = , (42)

где К_Д(кислоты) – константа диссоциации слабой кислоты; [кислоты], [соли] – молярные концентрации кислоты и ее соли, моль/дм³.

Из формулы (42) следует, что

рН = рK_Д(кислоты) – lg, (43)

где рК_Д(кислоты) = –lgК_Д(кислоты).

По аналогии для буферной смеси слабого основания и его соли

рН = 14 – рK_Д(основания) + lg , (44)

где рK_Д(основания) = -lgK_Д(основания).

Способность буферного раствора поддерживать постоянное значение рН определяется его буферной ёмкостью В, которая характеризуется количеством моль сильной кислоты или сильного основания, которое требуется ввести в 1 дм³ буферного раствора, чтобы изменить его рН на единицу. Буферная ёмкость выражается в моль/дм³ и определяется по формуле

, (45)

где С₂ – молярная концентрация сильной кислоты или основания; V – объём добавленного сильного электролита; V_В – объём буферного раствора; ΔpH – величина изменения рН раствора.

Добавление к буферному раствору кислоты понижает рН раствора, а прибавление щелочи увеличивает рН раствора. Буферная ёмкость раствора тем больше, чем выше концентрация его компонентов.

§7. Произведение растворимости

Для любого труднорастворимого электролита (Kt)_х(Аn)_у между его осадком и насыщенным раствором устанавливается равновесие вида

(Kt)_х(Аn)_у Û x×Kt^z+ + y×Аn^z–.

^{осадок насыщенный раствор}

Константа равновесия процесса диссоциации мало растворимого вещества в его насыщенном растворе называется произведением растворимости ПР.