Судың диссоциациялануы. рН көрсеткіші

Су әлсіз электролит ретінде диссоциацияланбаған молекула-лармен тепе-теңдік қалыпта болатын өте аз дәрежеде Н⁺ және ОН^- иондарына диссоциацияланады.

Н₂О↔Н⁺ + ОН⁻

Әдетте иондардың концентрациясын 1 л-дегі иондар молі-мен өрнектейді. Судың диссоциациялану теңдеуінен [Н⁺] пен [ОН⁻] шамасының бірдей екендігі көрініп тұр. Бөлме темпера-турасында (22°С) 1 л судың 10⁻⁷ молі ғана диссоциацияға ұшырап, 10⁻⁷моль/л Н⁺ ион мен 10⁻⁷ моль/л ОН^- ион түзілетіндігі тәжірибе жүзінде анықталған.

Сутегі ионы мен гидроксид ионының концентрациясының көбейтіндісі — судың иондық көбейтіндісі (К_с—белгіленеді) деп аталады. Белгілі температурада К_с-дың мәні тұрақты даал ол 22°С-де 10-¹⁴-не тең болады.

[Н⁺] • [ОН^-] көбейтіндісінің кезкелген ерітіндіде сутегі иондарының концентрациясы мен гидроксид иондарының концентрациясы нөлге тең болуы мүмкін еместігін көрсетеді. Басқа сөзбен айтқанда, қышқылдың, негіздің немесе тұздардың кез-келген сулы ерітінділерінде Н⁺-, және ОН^--иондары болады.Шындығында таза су үшін [Н⁺] = [ОН⁻] = 10⁻⁷ моль/л. Егер оған қышқыл қоссақ онда [Н⁺] 10-⁷-ден артық болады, ол

[ОН-] 10⁻⁷ моль/л-ден кіші болады. Керісінше, егер суға сілті қоссақ, онда [Н⁺] 10-⁷-ден кіші, ал [OH] 10-⁷ моль/л-ден артық болады.

[Н⁺] [ОН⁻] кебейтіндісінің тұрақтылығынан су ионының біреуінің концентрациясын арттырсақ, екінші ионның концен-трациясының азаятындығы көрініп тұр. Бұл ОН⁻ иондарының концентрациясы белгілі болғанда Н⁺ иондарының концентрациясын есептеуге көмектеседі және керісінше. Мысалы, егер сулы ерітіндіде [Н⁺] =10⁻³ моль/л болса, онда [ОН⁻] былайша анықталады:

[ОН^-] =К_е/[Н⁺] =10-¹⁴/10^-3=10^-11 моль/л.

Сонымен, ерітіндінің қышқылдығы мен сілтілігін Н⁺ ион-дары, не болмаса ОН⁻ иондарының концентрациясы арқылы өрнектеуге болады. Іс жүзінде бірінші тәсілді қолданады Онда нейтрал ертінді үшін [Н⁺]=10-⁷, қышқылды ерітінді үшін [H⁺] >10^-7 және сілтілі үшін [Н+]<10-⁷.

Көрсеткіш дәрежесі теріс сандарды қолдану ыңғайсыз бол-ғандықтан, сутегі иондарының концентрациясын рН символы мен белгіленіп - сутектік көрсеткіш — рН арқылы өрнектеу қабылданған («пэ — аш» деп оқылады).

Сутектік керсеткіш деп теріс таңбамен алынған сутегі иондарынын концентрациясының ондық логарифмін айтады.

pH = -lg[H⁺] (5.5)

немесе

[Н⁺] =10^­рН (5.6)

мұндағы [Н⁺] сутегі иондарының концентрациясы, моль/л.

«Сутектік көрсеткіш» түсінігін 1909 жылы дат химигі Серен-сен енгізді; р әріпі дат тіліндегі potenz — математикалық дәреже бастапқы әріпі. Н әріпі — сутегі символы.

рН арқылы ерітінділердің реакциясы былай сипатталады: нейтрал рН = 7, қышқыл —рН<7, сілті рН>7. Сутегі иондарының концентрациямен рН шамасының және ерітінді реакциясының арасындағы тәуелділікті схемамен айқын өрнектеуге болады.

рН қаншалықты аз болса Н⁺ иондарының концентрациясы соншалықты көп болады яғни ортаның қышқылдығы жоғары, және керісінше, рН қаншалықты көп болса Н⁺ иондарының концентрациясы соншалықты аз болады, яғни ортаның сілтілігі жоғарылайды.

Көбірек белгілі ерітінділердің кейбіреулерінің рН — мәнін келтіреміз және оларға тән ортаның реакциясын көрсетеміз: асқазан шырыны — рН 1,7 (күшті қышқылдық реакция), шым тезек суы — рН 4 (әлсіз қышқылдық), жаңбыр суы — рН 6 (әлсіз қышқылдық), құбыр суы — рН 7,5 (әлсіз сілтілік), қан — рН 7,4 (әлсіз сілтілік), сілекей — рН 6,9 (әлсіз қышқылдық), көз жасы рН 7 (бейтараптық).

Әралуан құбылыстар мен процестерде — табиғатта және техникада рН ролі өте ерекше. Химия, тамақ, мата жәпе басқа өнеркәсіп салаларындағы өндірісте, процестерінің көпшілігі ортаның белгілі бір реакциясында ғана жүреді. Ол ауыл шаруа-шылық өнімдерінің жақсы дамуына, жоғарғы өнім алуға және топырақ ерітіндісіне белгілі реакция беруге қажет. Топырақ ерітіндісінің рН мәніне сай топырақ күшті қышқылдық (рН 3— 4), қышқылдық (рН 4—5), әлсіз қышқылдық (рН 5—6), бейтарапты (рН 6—7), әлсіз сілтілік (рН 7—8), сілтілік (рН 8—9) және, ақыры, күшті сілтілік (рН 9—11) деп бөлінеді.

Өсімдіктер көбінесе жоғарғы қышқылдылықтан зардап ше-геді, оны жою үшін топырақтыізбестеу — оларға әктасын — кальций немесе магний карбонаттарын енгізу қолданылады. Егер топырақ жоғары сілтілік болса (cop топырақтар) онда оны жою үшін гипстеу — ұнталған гипсті CaSO₄ ^.2H₂O енгізу жүргізіледі.

Топырақты ізбестеу немесе гипстеудің қажеттігін ерітіндісінің (тұз сорындысы) сутектік көрсеткішін еске ала отырып анықтайды; рН шамасына сай кесте арқылы енгізілетін заттардың мөлшерін анықтайды.