Глава 9 Водородный показатель среды. Гидролиз солей.

9.1. Водородный показатель среды.

Вода является слабым электролитом. Обратимый процесс диссоциации этого электролита можно представить следующим уравнением:

Н₂ОН⁺ + ОН^–.

Значение константы диссоциации позволяет судить о том, что равновесие процесса диссоциации воды смещено в сторону исходных веществ.

Концентрацию воды [Н₂О] в знаменателе предыдущей дроби можно считать величиной постоянной и равной:

[Н₂О] == 55,56 моль/л.

Таким образом,

[Н₂О] ∙К_дисс. = [Н+]∙ [ОН ] = 55,56 ∙ 1,8 ∙ 10^–16= 10^–14.

Эту величину, представляющую собой произведение концентраций ионов водорода на концентрацию ионов гидроксила называют ионным произведением воды, или константой воды K_w:

К_w= [Н+]∙ [ОН ] = 10^–14.

Ионное произведение воды K_wявляется постоянной величиной как для чистой воды, так и для разбавленных растворов любых электролитов.

Величина ионного произведения воды увеличивается при повышении температуры.

В чистой воде концентрации гидроксид – ионов и ионов водорода равны:

[Н⁺] = [ОН] =√K_w =√10^–14 = 10^–7моль/л.

Для оценки реакции среды была введена специальная величина – водородный показатель среды, или рН, представляющая собой логарифм концентрации ионов Н⁺ с обратным знаком:

рН = – lg[H⁺].

Для чистой воды:

рН = – lg10^–7= 7.

Если в растворе концентрация ионов Н+ больше, чем 10^–7моль/л, то рН такого раствора будет меньше 7, что является показателемкислой среды раствора.

Если [Н+] < 10^–7моль/л, то рН > 7 и раствор имеетщелочную реакцию среды.

Логарифм концентрации ионов ОН^– с обратным знаком называется гидроксильным показателем.

рОН = – lg [ОH^–].

Сумма величин водородного и гидроксильного показателей является постоянной величиной для любого водного раствора

рН +рОН = 14.

Зная одну из этих величин, легко определить другую.

рН	Концентрация, моль/л		Среда
	ионов водорода	гидроксид-ионов
< 7	> 10^–7	< 10^–7	Кислая
7	= 10^–7	=10^7	Нейтральная
> 7	< 10^–7	> 10^–7	Щелочная

Величина концентрации (активности) ионов водорода в растворе практически определяется, в основном, двумя методами – колориметрическим и потенциометрическим.

Определение рН-среды колориметрическим методом

Колориметрические методы определения реакции среды основаны на свойстве некоторых веществ изменять свою окраску в зависимости от активности ионов водорода в растворе. Такие вещества получили название кислотно - основных индикаторов. Наиболее распространенными в лабораторной практике индикаторами являются такие вещества, какфенолфталеин, метилоранж и лакмус.

Кислотно-основные индикаторы обычно представляют собой сложные органические вещества: это слабые электролиты, обладающие кислотными или основными свойствами. Любой индикатор такого рода диссоциирует в растворе по уравнению:

HIndH⁺+Ind^–,

IndOHInd⁺+OH^–,

где HInd и IndOH – молекулярная форма индикатора; Ind^–и Ind⁺– ионная форма индикатора.

Окраска раствора, в котором индикатор находится в молекулярной форме, отличается от окраски раствора, содержащего индикатор в ионной форме. Например, в нейтральном растворе фенолфталеина, обладающего слабыми кислотными свойствами, равновесие сдвинуто влево, и бесцветная молекулярная форма преобладает над ионной формой:

HIndH⁺+Ind^–,