§ 7. Ионное произведение воды.

Величина рН — мера активной кислотности среды

Вода является очень слабым амфотерным электролитом. Ее диссоциация идет по следующей схеме: H₂O H⁺ -f ОН".

Константа диссоциации воды — чрезвычайно малая вели­чина:

_{к =} [И⁴] ^fQf4 = 1,8 . Ю-» (T = 298 К). (11.29)

Д [H₂O]

Подставив в это уравнение равновесную концентрацию недиссоциированных молекул воды, численно равную количе-

Таблица 9. Константы диссоциации некоторых кислот в воде при Г = 298 К

Кислота
Щавелевая		7,5	■ Ю-2	1,1'2
	K2	5,4	. ю-5	4,27
Фосфорная	K1	7,5	. Ю-з	2,12
	K2	6,3	■ Ю-8	7,20
	Ks	4,0		12, Ю
Муравьиная		1,8	• ю-"	3,76
Молочная		1,37	- !О'*	3,86
Бензойная		6,2	• 10-s	4,21
Уксусная		1,8	• 10-s	4,75
Угольная	Ki	4,5	• 10"?	6,34
	K2	4,7	■ 10-и	10,33
Сероводородная	K1	1,0	. 10-'	7,0
	K2	1,26	. 10-13	12,9
Борная	K1	5,8	• Ю-"	9,23

ству молей воды в 1 л (55,6 моль/л), получим новую констан­ту, которая в теории растворов называется ионным произве­дением воды:

^h₂O = К_д [H₂O] = [H+] [ОН-] 10-". (И. 30)

При 298 К эта величина во всех водных растворах постоян­на и равна 10~¹⁴. В чистой воде концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксид-ионов:

[H+] = [ОН-] = ю-'.

Концентрации [H⁺] и [ОН^-] —величины сопряженные. Увеличение одной из них вызывает уменьшение другой. Следо­вательно, характер среды можно определять по содержанию ионов H⁺ или ОН": [H⁺]== 10~⁷—среда нейтральная; [H⁺] > 10"⁷—кислая, [H⁺] < Ю-⁷—щелочная.

Поскольку концентрации ионов H⁺ и ОН" обычно очень малы и проводить расчеты с такими величинами неудобно, Зёренсен в 1909 г. предложил пользоваться для определения кислотности шкалой рН:

pH = -ig[H+], (11.31)

т.е. рН — это отрицательный десятичный логарифм концент­рации ионов водорода. Величины рН и рОН называются со­ответственно водородным и гидроксильным показателями. Про­логарифмировав выражение для ионного произведения воды, можно получить удобное для расчетов соотношение:

- Ig «н₂о = - ¹S 1^НЧ ~ ЧIOH-1 = - Ig 10-«;

Р^н₂о=Р^н+ P ОН =14. (11.32)

Величина рH — мера активной кислотности среды. Рас­сматривая диссоциацию уксусной кислоты, которая является слабой кислотой, можно видеть, что концентрация ионов во­дорода в растворе этой кислоты намного меньше общей концент­рации кислоты, поскольку она только частично диссоциирует на ионы:

CH₃COOH ^ H+ + CH₃COO-.