Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель. Нейтральная, кислая и основная среды

Вода является очень слабым электролитом. Электролитическая диссоциация воды выражается следующим уравнением:

Н2О <=> Н+ + ОН

Это обратимый процесс. Константа диссоциации воды запишется:

умножая левую и правую части выражения на [H2O],

получим = [Н+]∙[ОН],

где = Кд∙[H2O] и называется ионным произведением воды Это уравнение показывает, что при постоянной температуре произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная.

При 220С [Н+]∙[ОН] = 10-14 мол/л. В воде [Н+] = [ОН] = 10-7 мол/л.

В зависимости от концентрации ионов водорода различают нейтральную, кислую и основную (щелочную) среду (растворы).


Растворы, в которых [Н+] = 10-7 мол/л нейтральные растворы. В нейтральных растворах присутствуют ионы H+ и OH. Концентрации ионов равны 10-7 мол/л.

Растворы, в которых [Н+] > 10-7 мол/л – кислые растворы. В кислых растворах присутствуют ионы H+ и OH. Однако концентрация ионов H+ (например, 10-6, 10-5 и т.д.) выше концентрации OH (например, 10-8 , 10-9 )

Растворы, в которых [Н+] < 10-7 мол/л – щелочные растворы. В щелочных растворах присутствуют ионы H+ и OH. Однако концентрация ионов H+ (например 10-8, 10-9 и т.д.) ниже концентрации OH.

В 0,01 М растворе HCl при 250С [Н+] = 0,01 = 10-2 мол/л, т.к. HCl – сильный электролит и a = 1. При этом концентрация гидроксид ионов: [ОН]= / [Н+] = 10-14 / 10-2 = 10-12 мол/л.

Для характеристики среды пользуются не значением концентрации ионов водорода [Н+], а величиной водородного показателя (рН):

рН = -lg[Н+]

рН = 7 – нейтральная среда,

рН < 7 – кислая среда,

рН > 7 – щелочная среда.

 

Для 0,01 М раствора HCl [H+] = 10-2 мол/л, рН = —lg10-2 = 2,

для 0,01 М раствора NaOH рН = —lg10-12 = 12.