44
рассчитать, пользуясь соотношением (5.10), подставив в него значение α из (5.14):
С± = α СМ = КД СМ , моль/л. |
(5.15) |
Для слабых электролитов, диссоциируемых ступенчато, n = 1.
При введении в раствор слабого электролита одноименных ионов (т. е. ионов, одинаковых с одним из имеющихся в результате диссоциа- ции электролита) равновесие нарушается и смещается в направлении образования недиссоциированных молекул, в результате степень диссо- циации уменьшается. Например, если к раствору уксусной кислоты СН3СООН добавить ее соль СН3СООК, то равновесие сместится в сторо- ну увеличения количества недиссоциированных молекул уксусной ки- слоты СН3СООН.
1.2.4. Ионное произведение воды. Водородный показатель
Вода, являясь слабым электролитом, диссоциирует по уравнению
Н2О Н+ + ОН–.
Согласно уравнению (5.12)
КДН2О = СНС+ НС2ООН−
Численное значение КДН2О при 298 К определено экспериментально по
данным электропроводности воды и равно 1,86 10-16. Равновесная кон- центрация недиссоциированных молекул воды СН2О практически равна
ее мольной концентрации СН2О = 55,56 моль/л (1000/18) и является по- стоянной величиной. Произведение двух постоянных КД и СН2О дает но- вую постоянную, называемую константой воды ( КН2О ) или ионным произведением воды (СН+ СОН− ):
КН2О = КД СН2О = СН+ СОН− = 1,86 10–16 55,56 = 10–14. |
(5.16) |
Для воды и водных растворов при данной температуре КН2О являет- ся постоянной величиной и при 298 К равна 10–14. Тогда
|
|
+ = |
КН |
О |
= |
10 |
−14 |
|
|
|
− = |
|
КН |
|
О |
= |
10 |
−14 |
|
||||||||||||
С |
Н |
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
; |
|
С |
ОН |
|
|
2 |
|
|
|
|
|
. |
(5.17) |
||||||
С |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
С |
|
|
|
С |
|
|
|||||||||||||
|
|
ОН |
− |
|
|
ОН |
− |
|
|
|
|
|
Н |
+ |
|
|
Н |
+ |
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
В нейтральных |
|
средах С |
Н |
+ = С |
ОН |
− =10−7 моль/л. В |
кислых — |
||||||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
СН+ >10−7 моль/л, достигая максимального значения 1 моль/л. В щелоч- ных — СН+ <10−7 моль/л при минимальном значении 10-14 моль/л.
45
На практике характер водной среды растворов оценивают с помо- щью водородного показателя рН.
Водородный показатель (рН) — отрицательный десятичный лога- рифм мольной концентрации ионов водорода (СН+ , моль/л) в растворе,
т. е.
pH = −lg СН+ . |
(5.18) |
Гидроксильный показатель (рОН) — отрицательный десятичный логарифм мольной концентрации гидроксид-ионов (СОН− , моль/л) в рас-
творе, т.е.
pOH = −lg СОН− . |
(5.19) |
Тогда при 298 К: |
|
pOH = pH = 7 — нейтральная среда; |
(5.20) |
0 ≤ pH<7 рН — кислая среда; |
(5.21) |
7 > pH ≥14 — щелочная среда. |
(5.22) |
При этом pH + pOH =14 . |
(5.23) |