21. Ионное произведение воды. Водородный (рН) и гидроксильный (рОн) показатели; их роль в различных физико–химических процессах.

Вода является слабым электролитом, поэтому в любом водном растворе существует равновесие

,

которое количественно характеризуется константой диссоциации:

=1,86·10^–16 при 298 К.

Численное значение определено экспериментально по данным электропроводности воды. Равновесная концентрация недиссоциированных молекул воды практически равна ее молярной концентрации, которая для воды объемом 1 л составляет  моль/л (1000/18) и является постоянной величиной. Произведение двух постоянных К_Д и дает новую постоянную, называемую ионным произведением воды :

Величина ионного произведения воды ( ) остается постоянной при неизменной температуре (298 К) не только в чистой воде, но и в любом водном растворе электролита (кислоты, основания, соли). Тогда

;

В чистой воде моль/л.

Для практической оценки характера среды в водных растворах используется водородный показатель рН.

Водородный показатель (рН) – отрицательный десятичный логарифм молярной концентрации ионов водорода в растворе

.

Гидроксильный показатель (рОН) – отрицательный десятичный лога­рифм молярной концентрации гидроксид-ионов в растворе

.
Тогда при 298 К	.

Таблица 2.1

Значение рН и рОН в различных средах при стандартных условиях

Среда	, моль/л	, моль/л	рН	рОН
Кислая	> 1 · 10–7 до 1	< 1 · 10–7	< 7	> 7
Нейтральная	1 · 10–7	1 · 10–7	7	7
Щелочная	< 1 · 10–7	>1 · 10–7	> 7	< 7

22. Реакции обмена и гидролиза в растворах электролитов (ионно-молекулярные уравнения); степень и константа гидролиза.

В растворах электролитов реагирующими частицами являются ионы. Реакции обмена в растворах электролитов протекают до конца (практически необратимо) в направлении связывания ионов, т.е. образования малорастворимых веществ (осадков, газов) или слабых электролитов. Если слабые электролиты, осадки или газы имеются как среди исходных веществ, так и среди продуктов реакции, то процессы протекают обратимо и равновесие смещено в сторону образования наименее растворимых веществ или наиболее слабых электролитов (с меньшим значением константы диссоциации).

Сущность обменных реакций в растворах электролитов наиболее полно выражается при записи сокращенных ионно-молекулярных уравнений, в которых сильные электролиты записываются в ионной форме, а остальные вещества – в молекулярной. Например, уравнение реакции нейтрализации сильной кислоты сильным основанием

выражается сокращенным ионно-молекулярным уравнением

,

из которого следует, что процесс приводит к образованию слабого электролита – воды.

К реакциям обмена относятся также реакции нейтрализации слабого основания сильной кислотой, слабой кислоты сильным основанием и реакции в растворах солей.

Гидролиз солей – обменное взаимодействие ионов растворенной соли с молекулами воды, приводящее к образованию слабого электролита.

Гидролизу подвергаются растворимые соли, в состав которых входят ионы, являющиеся производными слабых электролитов. В большинстве случаев реакции гидролиза приводят к изменению характера среды, т.е. величины рН раствора. Характер среды и образующихся продуктов гидролиза зависит от природы растворенной соли.

Количественными характеристиками гидролиза являются степень и константа гидролиза. Степень гидролиза (h) характеризует долю ионов, подвергшихся гидролизу, и зависит от природы соли, температуры, концентрации раствора.

Константа гидролиза   – константа равновесия процесса гидролиза, характеризует глубину его протекания. Численное значение К_г зависит от природы соли, температуры и не зависит от концентрации раствора.

Степень и константа гидролиза связаны соотношением

или  .

В зависимости от природы соли различают следующие случаи гидролиза солей: гидролиз по катиону, по аниону, по катиону и аниону.