Ионное произведение воды. Водородный показатель

В природных и технологических процессах самым распространенным растворителем является вода. Особенностью жидкого состояния воды является способность ее молекул к самопроизвольной диссоциации:

H₂O Û H⁺ + OH^-.

Константа диссоциации

.

Чистая вода практически не проводит электрический ток, степень ее диссоциации очень мала. Поэтому можно считать, что диссоциация не изменяет концентрацию молекул воды. Это позволяет включить [H₂O] в константу равновесия. Следовательно, произведение молярных концентраций ионов водорода и гидроксо-ионов – величина постоянная:

K_w =[H ⁺ ] × [OH^–] = 1, 0× 10^-14 [(моль/л)²] при Т =298К.

Эта константа называется ионным произведением воды (K_W). Его величина не зависит от концентрации ионов водорода или гидроксо-ионов, поэтому для определения кислотности или щелочности раствора достаточно указать концентрацию одного из ионов. Таким ионом был выбран ион водорода. Если концентрация ионов водорода равна концентрации гидроксо-ионов, то считается, что среда нейтральная – чистая вода или водные растворы, не содержащие кислот или оснований:

[H ⁺ ]=[OH^–] = 10^-7 [моль/л].

В кислой среде (растворы кислот) концентрация ионов водорода больше концентрации гидроксо-ионов: [H ⁺ ] > 10^-7 моль/л. В щелочной среде (растворы щелочей) концентрация гидроксо-ионов больше концентрации ионов водорода: [H ⁺ ] < 10^-7 моль/л. Для удобства пользования концентрацию ионов водорода указывают в виде специальной характеристики - водородного показателя. Водородный показатель pH (произносится «пэ аш») – десятичный логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком: pH = –lg[H ⁺ ].

В нейтральной среде pH = 7, в кислой pH < 7, в щелочной pH > 7.

Примечание.Аналогично водородному показателю pH существует показатель pОH = = –lg[О H ^–]. Очевидно, что pH+pОH =14.