Министерство образования и науки РФ

Федеральное государственное бюджетное учреждение

высшего профессионального образования

Новгородский государственный университет им. Ярослава Мудрого

Кафедра фундаментальной и прикладной химии

Водородный показатель Методические указания к лабораторной работе

Великий Новгород

2012

Водородный показатель: Метод указ. / Сост. Е.Н.Бойко; Г.Н.Олисова; Н.И.Ульянова/ НовГУ им. Ярослава Мудрого, - Великий Новгород, 2012

Рассмотрены теоретические методы расчета и экспериментальные способы определения концентрации водородных ионов в растворах электролитов (рН растворов).

Методические указания предназначены для студентов всех специальностей, изучающих курс химии.

Содержание

Введение………………………………………………………………………3

1. Цель работы……………………………………………………………….5

2. Основные теоретические положения……………………………………5

   1. Водородный показатель. Ионное произведение воды……..............5

   2. Вычисление pH растворов кислот и оснований……………………6

   3. Реакция в растворах солей. Гидролиз………………………………8

   4. Вычисление pH растворов солей……………………………………9

   5. Методы определения величины pH. Индикаторы………………....11

3. Техника безопасности…………………………………………………...11

4. Экспериментальная часть……………………………………………….12

5. Содержание отчёта о работе……………………………………….........14

6. Контрольные вопросы и задания………………………………….........14

Приложение……………………………………………………………....15

Библиографический список……………………………………………..15

Введение

Протекание различных химических процессов сильно зависит от реакции среды в растворе. Поэтому величина рН раствора является важнейшим показателем, который необходимо контролировать как при проведении реакций в научно-исследовательских лабораториях, так и в ходе разнообразных технологических процессов.

Настоящая лабораторная работа даёт возможность освоить способы измерения и методы расчёта рН в водных растворах электролитов. Перед её выполнением необходимо усвоить понятия: ионное произведение воды, характер среды, индикатор, гидролиз солей, водородный показатель.

1 Цель работы

1. Освоить методы определения рН растворов.

2. Научиться рассчитывать рН растворов электролитов.

2 Основные теоретические положения

2.1 Водородный показатель. Ионное произведение воды

Водородный показатель (рН) величина, характеризующая активность или концентрацию ионов водорода в растворах. Водородный показатель обозначается рН.

Водородный показатель численно равен отрицательному десятичному логарифму активности или концентрации ионов водорода, выраженной в молях на литр:

pH = – lg C(H⁺)

В воде концентрация ионов водорода определяется электролитической диссоциацией воды по уравнению

.

Константа диссоциации воды при 25°С составляет

K = = 1,8·10^-16.

Пренебрегая незначительной долей распавшихся молекул, можно концентрацию недиссоциированной части воды принять равной обшей концентрации воды, которая составляет:

С(H₂O) =1000/18=55,55моль/л.

Тогда: С(H⁺)·C(OH^-) = K C(H₂O) = 1,8·10^-16·55,55 = 1,0·10^-14.

С(H⁺)·C(OH^-) = K_H2O = 1,0·10^-14.

Для воды и ее растворов произведение концентраций ионов Н⁺ и ОН^- –K_H2O – величина постоянная при данной температуре. Она называется ионным произведением воды и при 25°С составляет 1,0·10^-14.

Постоянство ионного произведения воды дает возможность вычислить концентрацию ионов H⁺ если известна концентрация ионов ОН и наоборот:

С(H⁺) = K_H2O/C(OH^-); C(OH^-) = K_H2O/С(H⁺).

Понятия «кислая», «нейтральная» и «щелочная среда» приобретают количественный смысл.

В случае, если С(H⁺) = C(OH^-), эти концентрации (каждая из них) равны = 10^-7 моль/л, т.е С(H⁺) = C(OH^-) = 10^-7 моль/л и среда нейтральная в таких растворах.

Если С (H⁺) > 10 моль/л, C(OH^-) < 10 моль/л – среда кислая; рН < 7.

Если С(H⁺) < 10 моль/л, C(OH^-) > 10 моль/л – среда щелочная; рН > 7.

Если прологарифмировать левые и правые части уравнения

С(H⁺)·C(OH^-) = K C(H₂O) = 1,0·10^-14,

то получим:

lg C(H⁺) + lg C(OH^-).= lg1,0·10^-14 = –14.

Поменяем знаки в левой и правой частях полученного уравнения:

– lg C(H⁺) + – lg C(OH^-).= – lg1,0·10^-14 = 14.

Так как pH = – lg C(H⁺) и рОН= – lg C(OH^-), то

рН + рОН =14.

Величина рН имеет большое значение для биохимических процессов, для различных производственных процессов, при изучении свойств природных вод и возможности их применения и т.д.