понедельник, 26 марта 2012 г.

Электролитическая ионизация воды

Вода хотя и весьма незначительно, но все же диссоциирует на ионы:

clip_image002 clip_image004

Вода является самым типичным амфотерным электролитом, т.е. она может действовать в равной степени и как кислота, и как основание.

Установлено, что константа ионизации воды равна:

clip_image006

Судя по этому значению, вода является очень слабым электролитом.

По величине электропроводности чистой воды можно вычислить концентрацию ионов водорода и гидроксид – ионов в воде.

При 25˚С она равна 1,0·10-7 моль/л.

Перепишем константу диссоциации воды.

clip_image008

Поскольку степень диссоциации воды очень мала, то концентрация недиссоциированных молекул Н2О в воде практически равна общей концентрации воды, т.е. clip_image010 (1л содержит 1000 г воды, т.е. clip_image012). В разбавленных водных растворах концентрацию воды можно считать такой же.

clip_image014

Полученное уравнение показывает, что для воды и разбавленных водных растворов при неизменной t˚ произведение концентрации ионов водорода и гидроксид – ионов есть величина постоянная. Она называется ионным произведением воды.

Для указанной t˚, т.е. 25˚С clip_image016clip_image018 в чистой воде clip_image020.

clip_image022

Эти растворы, в которых концентрация ионов водорода и гидроксид – ионов одинаковы, называются нейтральными растворами. В кислых растворах больше концентрация ионов водорода, в щелочных – гидроксид – ионов. Но какой бы ни была реакция раствора, произведение clip_image024 остается постоянным. Это значит, что если концентрация ионов водорода известна, то можно вычислить концентрацию ионов гидроксида.

Поэтому степень кислотности или щелочности можно охарактеризовать концентрацией ионов водорода.

Нейтральный раствор

clip_image026

Кислый

clip_image028

Щелочной раствор

clip_image030

Для оценки кислотности и щелочности среды удобно пользоваться не концентрацией водородных ионов, а водородным показателем рН. Он равен десятичному логарифму концентрации водородных ионов, взятому с обратным знаком.

clip_image032

Например, если clip_image034 то clip_image036.

Итак:

для нейтральной среды

clip_image038

щелочной

clip_image040

кислой

clip_image042

Чем выше концентрация водородных ионов, тем меньше рН. Водородный показатель может быть больше 14 и может принимать отрицательные значения (в очень кислой среде). В любом водном растворе clip_image044.

Водородный показатель измеряется различными методами. Сравнительно грубое, но быстрое определение рН можно произвести с помощью специальных реактивов – индикаторов, окраска которых меняется в зависимости от концентрации водородных ионов:

интервал рН

кислая среда

щелочная среда

метиловый фиолетовый

0 – 3

желто-зеленая

фиолетово-голубая

метиловый оранжевый

3,1 – 4,4

красная

желтая

лакмус

5 – 8

красная

синяя

фенолфталеин

8,3 – 10,0

бесцветная

красная

индигокармин

12 – 14

голубая

желтая

Универсальный

     

Точное значение рН можно определить, измерив э.д.с. гальванического элемента, имеющего электрод, потенциал которого зависит от концентрации ионов водорода.

Обычно используют стеклянный электрод. На практике рН измеряют потенциометрами или рН – метрами (0–14).

Также можете прочитать:



Комментариев нет:

Отправить комментарий