Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:
208-011_LEKTsII_KhIMIYa_MA_NT_Zak_71.docx
Скачиваний:
89
Добавлен:
09.04.2015
Размер:
818 Кб
Скачать
☆

3.4 PH водных растворов

Ионное произведение воды

Запишем уравнение диссоциации воды:

H2O « H+ + OH– .

Отсюда выражение константы равновесия (константа диссоциации воды) имеет вид: .

Из значения константы диссоциации воды следует, что диссоциация воды

протекает незначительно и поэтому можно считать, что

[H2O] = 1000/(18·1) = 55,6 моль/л.

Тогда KH2O = [H+][OH–] = 1,8·10–16·55,6 = 1·10–14 (при 25 оС).

Произведение [H+][OH–] является постоянной величиной, которую называют ионным произведением воды.

[H+][OH–] = 10–14. (3.19)

Из ионного произведения воды следует, что концентрации ионов H+ и OH– взаимосвязаны, поэтому для характеристики среды можно использовать концентрацию только одного вида ионов. На практике используется концентрация ионов Н+.

В чистой воде [H+] = 10–7 моль/л,

в кислой среде [H+] > 10–7 моль/л,

в щелочной среде [H+] < 10–7 моль/л.

Концентрации ионов H+ и OH– могут меняться в очень широких пределах, поэтому в расчетах удобнее использовать не значения концентраций, а их логарифмы (lg). Отсюда получаем:

рН = –lg[H+].

(3.20)

Значок «p» обозначает математическую операцию «–lg», а [H+] – молярную концентрацию ионов водорода.

рН – это отрицательный десятичный логарифм из молярной концентрации ионов водорода.

Шкала рН имеет следующий вид:

0 7 14

ا-----------------------ا--------------------------ا

кислая нейтральная щелочная среды.

Примеры расчетов рН в растворах сильных и слабых кислот и оснований

1 Рассчитать pH 0,1М раствора серной кислоты.

Решение

H2SO4 ® 2H+ + SO42–, [H+] = 2C(H2SO4) = 0,1·2 = 0,2 моль/л,

рH = –lg[H+] = –lg2 ·10–1 = –lg2 – lg10–1= –0,3 + 1 = 0,7.

2 Рассчитать pH 0,1М раствора гидроксида натрия.

Решение

NаОН ® Nа+ + ОН–, [ОH–] = C(NаОН) = 0,1 моль/л,

[H+] = KH2O / [ОH–] = 10–14/10–1 = 10–13 моль/л.

рH = –lg[H+] = –lg 10–13 = 13.

3 Рассчитать pH в 0,1М растворе Н2СО3.

Решение

Напишем уравнения диссоциации угольной кислоты:

Н2СО3 ↔ Н+ + НСО3– , Кд1 = 5·10–7;

НСО3– ↔ Н+ = СО32– Кд2 , = 5 ·10–11.

Расчет концентрации ионов водорода проведем только по первой ступени диссоциации:

[H+] = == 2,2·10–4 моль/л.

Отсюда, рН = –lg 2,2·10–4 = –0,34 + 4 = 3,64.

Из полученных значений рН видно, что при одинаковой молярной концентрации сильные электролиты изменяют рН в значительно большей степени. При смешивании сильных и слабых кислот или оснований рН практически определяется диссоциацией сильного электролита.

Буферные растворы–это растворы, при добавлении к которым кислот или щелочей их pH меняется незначительно.

Буферными свойствами обладают:

1) растворы слабых кислот и их солей. Например:

СН3СООН + СН3СООNа – ацетатный буферный раствор;

2) растворы слабых оснований и их солей. Например:

NН4ОН + NН4Сl – аммонийный буферный раствор;

3) растворы кислых солей слабых кислот. Например, NаН2РО4.

4 Ионно-обменные реакции

Ионно-обменные реакции–это реакции обмена между ионами в результате которого образуются слабый электролит, осадок, газ или комплексное соединение.