Ионное произведение воды. Водородный показатель

Вода является очень слабым электролитом, поэтому она незначительно диссоциирует, образуя ионы водорода и гидроксильные ионы:

H₂O_(ж.)ÛН⁺_(водн.)+ОН^-_(водн.)

Этому процессу соответствует константа диссоциации:

K=

Концентрация воды в водных растворах обычно очень велика, приблизительно 55М, и в разбавленных растворах остается практически постоянной. Поэтому принято исключать концентрацию воды из выражения для константы ее диссоциации в водных растворах. Это позволяет написать выражение для константы диссоциации воды в таком виде:

К´[Н₂О]=К_{Н O}=[H⁺]´[OH^-] (5.1)

Произведение двух постоянных величин, К и [H₂O], дает новую постоянную, К_{Н O}. Эта константа равновесия называется ионным произведением воды. При 25^оС ионное произведение воды К_{H O} имеет величину 1.0´10^-14.

К_{Н O}=[H⁺]´[OH^-]=1.0´10^-14 (5.2)

Выражение (5.2) применимо не только к чистой воде, но и к водным растворам. Раствор, в котором [H⁺]=[OH^-], называют нейтральным. Но в большинстве растворов концентрации ионов Н⁺ и ОН^- не совпадают. Если концентрация одного из этих ионов возрастает, концентрация другого должна уменьшаться так, чтобы их произведение по-прежнему оставалось постоянным: в любом случае ионное произведение воды должно быть равно 1.0´10^-14. В кислых растворах величина [H⁺] больше [OH^-], а в основных растворах, наоборот, [OH^-] больше [Н⁺].

Кислотно-основные свойства воды имеют большое значение во многих отраслях науки. Так, например, от кислотности или основности воды очень сильно зависят разложение химических загрязнителей в сточных водах, скорость коррозии металлических предметов, находящихся в воде, а также пригодность водной среды к обитанию в ней рыб и растений. Концентрацию ионов Н⁺ и ОН ^- в таких растворах часто выражают при помощи водородного рН и гидроксильного рОН показателей.

рН=-lg[H⁺] (5.3)

pOH=-lg[OH^-] (5.4)

Логарифмируя соотношение (5.2) и меняя знак на обратный, при 25^оС получим:

рН+рОН=14 (5.5)

При этой температуре в нейтральных растворах рН =7, в кислых - рН <7, в щелочных - рН >7.