Ионное произведение воды. Водородный показатель. Вода, будучи очень слабым электролитом, в незначительной степени диссоциирует, образуя ионы гидроксония и гидроксид-ионы:

Вода, будучи очень слабым электролитом, в незначительной степени диссоциирует, образуя ионы гидроксония и гидроксид-ионы:

2H₂O Û H₃O⁺ + OH^–

или в упрощенном виде H₂O Û H⁺ + OH^–.

Этому процессу соответствует константа диссоциации

Поскольку степень диссоциации воды очень мала, то равно­весная концентрация недиссоциированных молекул воды [Н₂О] с достаточной точностью равна общей концентрации воды, т. е. 1000/18 = 55, 55 моль/л. В разбавленных водных растворах кон­центрация воды мало изменяется, так что ее можно считать по­стоянной величиной. Тогда выражение для константы диссоциации воды можно преобразовать следующим образом:

.

Константа , равная произведению концентраций ионов Н⁺ и ОН^–, представляет собой постоянную при данной температуре величину и называется ионным произведением воды.

В чистой воде концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы и при 25 °С составляют 10^–7 моль/л. Отсюда следует, что при этой температуре . Поскольку диссоциация воды – эндотермический процесс, то с ростом температуры она усиливается, и значение возрастает. Ниже приведены значе­ния при разных температурах, а также часто употребляемые в расчетах значения – отрицательные логарифмы ионного произведения воды, табл. 6.

 

Таблица 6 – Зависимость ионного произведения воды и от температуры

t, oC
	0, 29	0, 57	1, 00	2, 47	5, 47	9, 61	25, 1	55, 0
	14, 54	14, 24	14, 00	13, 61	13, 26	13, 02	12, 60	12, 26

 

Растворы, в которых концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов одинаковы, называются нейтральными растворами.

Так, при 25°С в нейтральном растворе [Н⁺] = [ОН^–] = 10^-7 моль/л.

В кислых растворах [Н⁺] > [ОН^–], [Н⁺] > 10^–7 моль/л.

В щелочных растворах [Н⁺] < [ОН^–], [Н⁺] < 10^–7 моль/л.

Вместо концентраций ионов Н⁺ и ОН^– удобнее пользоваться их десятичными логарифмами, взятыми с обратным знаком; эти величины обозначаются символами рН и рОН и называются соот­ветственно водородным и гидроксильным показателями:

и .

Логарифмируя соотношение и меняя знаки на обратные, получим:

В частности, при 25°С рН + рОН = 14. При этой температу­ре в нейтральных растворах рН = 7, в кислых растворах рН < 7, в щелочных растворах рН > 7.

Чем меньше значение рН, тем больше концентрация ионов водорода в этом растворе, тем более кислым является раствор.