Окраска важнейших кислотно-основных индикаторов в различных средах

Индикатор	Цвет индикатора в различных растворах
	кислый р-р	нейтральный р-р	основный р-р
Метиловый оранжевый	красный рН < 3,1	оранжевый 3,1 < pH < 4,4	желтый рН > 4,4
Лакмус	красный рН < 5	фиолетовый 5 < pH < 8	синий рН > 8
Фенолфталеин	бесцветный рН < 5	бледно-малиновый 8,0 < pH < 9,8	малиновый рН > 9,8

Такое значение константы соответствует диссоциации одной из ста миллионов молекул воды, поэтому концентрацию воды можно считать постоянной и равной 55,55 моль/л (плотность воды 1000 г/л, масса 1 л 1000 г, количество вещества воды 1000г:18г/моль=55,55 моль, С=55,55 моль: 1 л =55,55 моль/л). Тогда

Эта величина постоянная при данной температуре (25^оС), она называется ионным произведением воды K_W:

Диссоциация воды – процесс эндотермический, поэтому с повышением температуры в соответствии с принципом Ле-Шателье диссоциация усиливается, ионное произведение возрастает и достигает при 100^оС значения 10^-13.

В чистой воде при 25^оС концентрации ионов водорода и гидроксила равны между собой:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 моль/л

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксила равны между собой, называются нейтральными.

Если к чистой воде прибавить кислоту, концентрация ионов водорда повысится и станет больше, чем 10^-7 моль/л, среда станет кислой, при этом концентрация ионов гидроксила мгновенно изменится так, чтобы ионное произведение воды сохранило свое значение 10^-14. Тоже самое будет происходить и при добавлении к чистой воде щелочи. Концентрации ионов водорода и гидроксила связаны между собой через ионное произведение, поэтому, зная концентрацию одного из ионов, легко вычислить концентрацию другого. Например, если [H⁺] = 10^-3 моль/л, то [OH^-] = K_W/[H⁺] = 10^-14/10^-3 = 10^-11 моль/л, или, если [OH^-] = 10^-2 моль/л, то [H⁺] = K_W/[OH^-] = 10^-14/10^-2 = 10^-12 моль/л. Таким образом, концентрация ионов водорода или гидроксила может служить количественной характеристикой кислотности или щелочности среды.

7. Реакции ионного обмена.

Реакция ионного обмена — одна из видов химической реакции, характеризующаяся выделением в продукты реакции воды, газа или осадка.

Химические реакции в растворах электролитов (кислот, оснований и солей) протекают при участии ионов.

Если такие реакции не сопровождаются изменением степеней окисления, они называются реакциями двойного обмена.

В соответствии с правилом Бертолле: реакции обмена протекают только тогда, когда образуется малорастворимое соединение (осадок), легколетучее вещество (газ), или малодиссоциирующее соединение (очень слабый электролит, в том числе и вода). В таких случаях реакции будут практически не обратимы.

Реакцию обмена в растворе принято изображать тремя уравнениями: молекулярным, полным ионным и сокращённым ионным. В ионном уравнении слабые электролиты, газы и малорастворимые вещества изображают молекулярными формулами.

Na₂CO₃ + H₂SO₄ → Na₂SO₄ + CO₂↑ +H₂O

2Na⁺ + CO₃^2- + 2H⁺ + SO₄^2- → 2Na⁺ + SO₄^2- + CO₂↑ + H₂O

CO₃^2- + 2H⁺ → CO₂↑ + H₂O

Правила написания реакций двойного обмена.

При написании ионных уравнений следует обязательно руководствоваться таблицей растворимости кислот, оснований и солей в воде, т.е. обязательно проверять растворимость реагентов и продуктов, отмечая это в уравнениях.

Следует иметь в виду, что реакции двойного обмена между солями с образованием осадков протекают во всех тех случаях, когда растворимость реагентов выше, чем растворимость одного из продуктов.

Для получения малорастворимого вещества всегда надо выбирать хорошо растворимые реагенты и использовать достаточно концентрированные растворы.

Необходимым условием протекания обменных реакций в растворах электролитов является удаление из раствора тех или иных ионов вследствие образования малодиссоциирующих (слабые электролиты и комплексные ионы) или малорастворимых веществ (осадки и газы).