Диссоциация воды. Водородный показатель рН

слабый электролит, по упрощенной схеме ее диссоциацию можно представить следующим уравнением:-Вода

Н₂ НDО ⁺ + ОН^-
В условиях равновесия константа диссоциации воды

К_д,с=

Поскольку степень диссоциации воды очень мала, то концентрацию недиссоциированных молекул можно принять равной молярной концентрации жидкой воды. Поэтому при Т=const

[H⁺[OH×]^-] = K_д,с[H₂O] =const.

Произведение концентраций ионов [H⁺] и [ОН^-] называется ионным произведением воды и является постоянной величиной при неизменной температуре и при 298К составляет:

[H⁺[ОН×]^-] = K(H₂O) = K_В = K_w = 10^–14 . (5)

Ионное произведение воды К_w увеличивается с ростом температуры, так как диссоциация воды –эндотермический процесс. (K_W(100⁰10×C) = 6^-13)

Для указания концентрации ионов водорода в растворе используют так называемый водородный показатель:

pH = –lg[H⁺], (6)

-а для обозначения концентрации гидроксид-ионов гидроксидный показатель:

pOH = –lg[ОН^-] . (7)

При температуре 298 К

рН + рОН = 14, (8)

поэтому в чистой воде [H⁺] = [ОН^-10×] = 1^–7 моль/л, следовательно,

рН = рОН = 7;

в кислотной среде [H⁺] > [ОН^-], следовательно, рН < 7, а рОН > 7;

в щелочных растворах [H⁺] < [ОН^-], поэтому рН > 7, а рОН < 7.

В случае растворов сильных электролитов вместо концентрации пользуются активностью. Поэтому при необходимости более точных расчетов в таких растворах следует вычислять не рН, а ра(Н⁺):

ра(Н⁺) = –lga(H⁺) = рН – lg g (Н⁺).

Вывод значения ионного произведения воды[править | править исходный текст]

Вода, хотя и является слабым электролитом, в небольшой степени диссоциирует:

Равновесие этой реакции сильно смещено влево. Константу диссоциации воды можно вычислить по формуле:

где:

· [H⁺] — концентрация ионов гидроксония (протонов);

· [OH⁻] — концентрация гидроксид-ионов;

· [H₂O] — концентрация воды (в молекулярной форме) в воде;

Концентрация воды в воде, учитывая её малую степень диссоциации, величина практически постоянная и составляет (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55,56 моль/л.

При 25 °C константа диссоциации воды равна 1,8·10⁻¹⁶моль/л. Уравнение (1) можно переписать как:

Обозначим произведение K·[H₂O] = K_в = 1,8·10⁻¹⁶ моль/л·55,56 моль/л = 10⁻¹⁴моль²/л² = [H⁺]·[OH⁻] (при 25 °C).

Константа K_в, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется ионным произведением воды. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ. C повышением температуры диссоциация воды увеличивается, следовательно, растёт и K_в, при понижении температуры — наоборот.

Ио́нное произведе́ние воды́ — произведение концентраций ионов водорода Н⁺ и ионов гидроксила OH⁻ в воде или в водных растворах, константа автопротолиза воды.

Чистая вода ведет себя как амфолит

Водород – газ без цвета и запаха, не растворяется в воде, образует с воздухом взрывоопасные смеси. Существуют три разновидности водорода: протий, дейтерий и тритий, различающиеся по числу нейтронов. Получают водород при электролизе воды, в качестве побочных продуктов при переработке нефти.

§ Биологическая роль водорода

Роль водорода в природе определяется не массой, а числом атомов, доля которых среди остальных элементов составляет 17% (второе место после кислорода, доля атомов которого равна ~ 52%). Поэтому значение водорода в химических процессах, происходящих на Земле, почти так же велико, как и кислорода. В отличие от кислорода, существующего на Земле и в связанном, и в свободном состояниях практически весь водород на Земле находится в виде соединений. Лишь в очень незначительном количестве водород в виде простого вещества содержится в атмосфере (0,00005% по объему).

Содержание водорода в организме взрослого человека составляет около 10% (7 кг на 70 кг массы тела).

Основная функция водорода – структурирование биологического пространства (вода и водородные связи) и формирование разнообразия органических (биологических) молекул. Водород способен реагировать с электронположительными и электронотрицительными атомами, активно взаимодействовать со многими элементами, проявляя при этом как окислительные, так и восстановительные свойства. В реакциях со щелочными и щелочноземельными металлами водород выступает в качестве окислителя, а по отношению к кислороду, сере, галогенам проявляет восстановительные свойства.

Поиск по сайту: