21. Электролитическая диссоциация воды. Шкала кислотности по отношениюк воде. Ионное произведение воды. Понятие рН и использование егов агрономии.

Вода обладает хорошей растворяющей способностью и вызывает электролитическую диссоциацию многих растворенных в ней веществ.

Вода является слабым электролитом и диссоциирует на катионы водорода и анионы гидроксила по уравнению:

Н₂О  Н⁺ + ОН^-

Согласно закону действующих масс константа диссоциации воды будет равна:

К =

Диссоциация воды очень мала (при 25С она равна 1.8 10^-9), поэтому знаменатель в приведенном уравнении можно считать практически постоянным, и соотношение можно записать следующем образом:

[Н⁺ ] × [ОН^-] =К ×[Н₂О] = К_w = 10 ^-14

где К_w – ионное произведение воды. Таким образом, произведение концентрации ионов водорода и ионов гидроксила в любом водном растворе есть величина постоянная, называемая ионным произведением воды

Так как компоненты рассматриваемой системы сопряжены, то увеличение концентрации одного иона неизбежно связано с уменьшением концентрации другого. При этом из водного раствора не могут совершенно исчезнуть ни водородные, ни гидроксильные ионы. И при любой их концентрации ионное произведение останется постоянным – 10^-14.

Концентрация ионов водорода в растворах представляет важный физико-химический фактор, определение ее имеет большое значение при изучении самых разнообразных физических, химических и биологических процессов.

В природных растворах и биологических жидкостях, которые количественно характеризуются как разбавленные растворы (С  0,1 М), активность ионов водорода колеблется примерно в пределах 10^-3  С  10^-9М, т.е. она очень мала и для практической работы ее удобно выражать через отрицательный десятичный логарифм активности и обозначать рН: рН = -lg а_Н+

Таким образом, водородным показателем – рН – называют величину, численно равную отрицательному десятичному логарифму активности (концентрации) ионов водорода. Логарифмируя ионное произведение воды, получаем: рН + рОН = 14

ЗНАЧЕНИЕ: В прямой зависимости от рН находится деятельность почвенных микроорганизмов. Концентрация ионов водорода имеет большое значение для развития растений. Агрономы применяют известкование с целью повышения плодородия почв. Концентрация водородных ионов почв оказывает влияние не только на процессы жизнедеятельности растений, но и на распределение и активность микроорганизмов, населяющих почву, и даже на физико-химическое состояние почвенных коллоидов.

22. Электроды первого и второго рода. Уравнение Нернста для этих электродов.

I рода. К ним относятся электроды, состоящие из металлической пластинки, погруженной в раствор соли этого же металла, напимер Zn|Zn²⁺, Cu|Cu²⁺, и водородный электрод. Эти электроды обратимы по катиону. Потенциал электродов первого рода связан с активностью катиона в растворе уравнением Нернста:

, где

 («эпсилон») - электродный потенциал, В; ⁰ – стандартный (нормальный) потенциал, В;R – универсальная газовая постоянная – 8,31 Дж/моль К;Т – абсолютная температура, К; F - число Фарадея – 96500 Кл/моль; n – валентность ионов металла; 2,303 – модуль перехода от натурального логарифма к десятичному;- активность ионов металла в растворе.

II рода. К ним относятся электроды, в которых металл покрыт слоем малорастворимой соли этого металла и находится в растворе, насыщенном этой солью и содержащем другую легкорастворимую соль с тем же анионом. ПРИМЕР: каломельный (Hg|Hg₂Cl₂, KCl) и хлорсеребрянный (Ag|AgCl, KCl) электроды. Эти электроды обратимы относительно катиона и аниона, но регулируется лишь концентрация аниона, таким образом можно влиять на их электродный потенциал. = Электроды сравнения, т.к. они имеют постоянное значение потенциала. К электродам сравнения относятся каломельный, хлорсеребрянный и водородный.