Электролитическая ионизация воды

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

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:

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.

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

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 в чистой воде .

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 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
Кислый
Щелочной раствор

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.

Например, если то .

Итак:

для нейтральной среды
щелочной
кислой

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 .

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: