1.3. Водородный показатель

Чистая вода обладает незначительной электропроводностью, которая объясняется слабой диссоциацией молекул воды на ионы водорода и гидроксид-ионы

H₂OH⁺ + OH^–

Такой процесс называется автопротолизом (самодиссоциацией). По величине электропроводности чистой воды можно вычислить концентрации ионов H⁺ и OH^–. При 25°С  они равны

[ H⁺] = [OH^–] = 10^–7 моль/л.

Выражение для константы диссоциации воды имеет вид

=1,8∙10^–16,

откуда  [H⁺][OH^–]=K[H₂O]=K_w .

В воде и разбавленных водных растворах концентрацию воды можно считать постоянной: [H₂O]=55,5 моль/л, К = 1,8∙10^–16 – константа диссоциации воды, поэтому K_w – константа. Выражение, полученное для K_w, показывает, что в воде и разбавленных водных растворах при постоянной температуре произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная. Она называется ионным произведением воды.

K_w = K[H₂O]= 1,8∙10^–16 ∙55,5 = 10^–14.

При 25°С  K_w=10^–14.

В кислых растворах больше концентрация ионов водорода  [H⁺] > [OH^–], в щелочных – концентрация гидроксид-ионов [H⁺] < [OH^–]. Однако произведение значений этих концентраций всегда остается постоянным. Если, например, к чистой воде добавить столько кислоты, чтобы концентрация ионов водорода повысилась до 10^–3 моль/л, то концентрация гидроксид-ионов  уменьшится и станет равной 10^–11 моль/л. Следовательно, если известна величина [H⁺], то однозначно определяется величина [OH^–]. Поэтому степень кислотности или щелочности раствора можно количественно охарактеризовать концентрацией ионов водорода:

Нейтральный раствор          [H⁺]=10^–7 моль/л;

кислый раствор          [H⁺]>10^–7 моль/л;

щелочной раствор                         [H⁺]<10^–7 моль/л.

Наиболее часто используют не концентрацию [H⁺], а ее десятичный логарифм, взятый с обратным знаком

pH= –lg [H⁺].

Эта величина называется водородным показателем. Например, если [H⁺]=10^–5 моль/л, то pH=5; если [H⁺]=10^–9 моль/л, то pH=9. Отсюда следует, что в нейтральном растворе pH=7, в кислом растворе pH<7, в щелочном растворе pH>7. Иногда пользуются значением pOH= –lg[OH^–]. При 25°С выполняется равенство pH+pOH=14.

Для многих процессов величина рН очень важна (для жизнедеятельности растений и животных – pH крови, почвенного раствора). Свойства природных вод, в частности их коррозионная активность, сильно зависят от pH.

© О.А. Нaпилкoва, Н.С. Дoзорцевa

К следующему разделу
К оглавлению