Іонний добуток води

Чиста вода є слабким електролітом: при 22 ^оС ступінь її дисоціації складає 1,8·10^–9. Рівняння дисоціації води: Н₂О  Н⁺+ОН^– і К_дис. =  , тоді К_дис·[Н₂O] = [H⁺]·[OH^–]. Практично [Н₂O] = const, звідси К_дис·[Н₂O] = [H⁺]·[OH^–] = K . K називається іонним добутком води:

В 1 л Н₂О, що має масу 1 кг (1000 г.), число моль Н₂О складає  = 55,56 моль/л. К_дис(Н₂O) = 1,8·10^–9, тоді [H⁺] = [OH^–] = 55,56·1,8·10^–9 = 10^–7, а [H⁺]·[OH^–] = 10^–14. При даній температурі K є сталою величиною. При 22 ^оС нейтральні розчини мають однакову концентрацію [H⁺] = [OH^–] = 10^–7 моль/л і K  = 10^–14. Це дає змогу обчислювати концентрацію [H⁺] або [OH^–]: [H⁺] =  і [OH^–] =  .

КИСЛОТНО-ОСНОВНІ ІНДИКАТОРИ (рН-індикатори) — речовини, які змінюють забарвлення залежно від рН середовища. Застосовуються для фіксування кінця реакції між кислотами та основами (в основ­ному в кислотно-основному титруванні) та інших реак­цій, що супроводжуються зміною концентрації Н+-іонів, а також для вимірювання рН‑середовища колориметрично. К.-о.і. мають­ відповідати таким вимогам: 1) забарвлення індикатора при різних значеннях рН повин­но чітко розрізнятися; 2) зміна забарвлення індикатора має відбуватися у чітко ви­значеному вузькому інтервалі значень рН; 3) забарвлення індикатора повинно бути інтенсивним; 4) кількість титранту, необхідного для зміни забарвлення індикатора, має бути настільки малою, щоб не спотворювати результати титрування; 5) зміна забарвлення індикатора повинна мати оборотний характер.

48 Гідроліз солей

Гідроліз солей – взаємодія солі з водою, яка приводить до утворення слабкого або малорозчинного електроліту. Гідроліз можна визначити як реакцію обмінного розкладу солі водою. Гідроліз солі є окремим випадком взаємодії солі з розчинником, що супроводжується утворенням слабкого електроліту (сольволіз). Гідролізу зазнають солі, що утворені за участю слабких кислот і основ. Солі, які є похідними сильних кислот та сильних основ, не гідролізують.

1. Водний розчин солі, утвореної слабкою основою і сильною кислотою внаслідок гідролізу має кисле середовище (рН7):

Так, сіль NH₄Cl у воді дисоціює: NH₄Cl  NH₄⁺+Cl^–; утворені іони NH₄⁺ взаємодіють з молекулами води: NH₄⁺+HOH  NH₄OH+H⁺ (NH₄Cl+H₂O  NH₄OH+HCl), утворюючи слабкий електроліт NH₄OH, тим самим вивільняють катіони Н⁺, що зумовлює кислу реакцію водного розчину NH₄Cl.

2. Водний розчин солі, утвореної слабкою кислотою і сильною основою внаслідок гідролізу має лужне середовище (рН7).

Так, сіль KCN у воді дисоціює: KCN  K⁺+CN^–, утворені іони CN ^– взаємодіють з молекулами води: CN^–+HOH  HCN+OH ^– (KCN+HOH  HCN+KOH), утворюючи слабкий електроліт HCN, тим самим вивільнюють аніони ОН^–, що зумовлює лужну реакцію водного розчину KCN.

3. Сіль, утворена слабкою основою і слабкою кислотою гідролізується досить повно, оскільки внаслідок гідролізу утворюються дві малодисоційовані або малорозчинні речовини. Багато солей такого типу гідролізуютьнезворотньо. Розчини таких солей внаслідок гідролізу можуть мати рН=7; рН7; рН7 в залежності від константи дисоціації більш сильного електроліту (кислоти або основи)

Так, для розчину CH₃COONH₄ маємо: CH₃COONH₄  CH₃COO^–+NH₄⁺

CH₃COO^–+NH₄⁺+НОН  CH₃COOH+NH₄ОН

рН водного розчину цієї цієї солі 7, оскільки К_дис.(CH₃COOH) = 1,7410^–5, a К_дис.(NH₄ОН) = 1,7610^–5, тобто практично рівні.

Прикладом повного гідролізу є гідроліз Al₂S₃:

Al₂S₃+НОН  Al(OH)₃+3H₂S (2AlCl₃+3Na₂CO₃+3H₂O  2Al(OH)₃+6NaCl+3CO₂).

49 Згідно з теорією електролітичної дисоціації, реакції в розчинах електролітів відбуваються між іонами. Реакції між іонами відбуваються лише тоді, коли внаслідок їхньої взаємодії утворюється або малорозчинна, або летка сполука, або слабий електроліт. Наприклад, при зливанні розчинів нітрату барію та сульфату калію реакція може відбуватися тому, що утворюється осад BaSO₄:

Ba(NO₃)₂+K₂SO₄ = BaSO₄+2KNO₃ (молекулярне рівняння реакції)

Ba²⁺+2NO₃^–+2K⁺+SO₄^2– = BaSO₄+2K⁺+NO₃ ^– (іоннерівнянняреакції)

Ba²⁺+SO₄^2– = BaSO₄ (скороченеіоннерівнянняреакції)

Взаємодіяміжрозчинами K₂S таНСl відбуваєтьсятому, щоутворюєтьсягазоподібнаречовина H₂S:

K₂S+2НСl = 2KСl+H₂S (молекулярнерівнянняреакції)

2K⁺+S^2–+2Н⁺+2Сl^– = 2K⁺+2Сl^–+H₂S (іоннерівнянняреакції)

S^2–+2Н⁺ = H₂S (скорочене іонне рівняння реакції)