- •Теоретическое введение
- •Дисперсные системы
- •Способы выражения концентрации растворов
- •Давление пара растворов
- •Осмотическое давление
- •Образцы решения задач
- •Диссоциация электролитов. Константа диссоциации
- •Ионное произведение воды. Водородный показатель
- •Произведение растворимости
- •Реакции обмена в растворах электролитов. Ионно-молекулярные уравнения реакций
- •Гидроли3 солей
- •Варианты контрольных заданий Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10
- •Вариант 11
- •Вариант 12
- •Вариант 13
- •Вариант 14
- •Вариант 15
- •394026 Воронеж, Московский просп., 14
Ионное произведение воды. Водородный показатель
Вода - один из самых слабых электролитов и в очень слабой степени диссоциирует на ионы:
H2O H+ + O ,
Константа диссоциации воды при 22 °С равна
.
Так как степень диссоциации воды очень мала, то в уравнении концентрацию недиссоциированных молекул воды можно считать величиной постоянной:
КД · = CH+ · COH- = .
Из уравнения следует, что для воды произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов есть величина постоянная (при постоянной температуре) и называется ионным произведением воды ( ).
Концентрация воды ( ) рассчитывается следующим образом:
,
где 18 г/моль молекулярная масса H2O.
Численное значение ионного произведения воды ( ) при температуре 22°С равно
= К · = 1.8 · 10-16 · 55/56 ≈ 10-14,
= · = 10-14.
Так как при диссоциации молекул воды получается один ион H+ и один ион O , то
CH+ = COH- = = 10-7 моль/л.
Растворы, в которых концентрации водородных и гидроксид-ионов одинаковы и составляют 10-7 моль/л, называются нейтральными растворами.
Если к чистой воде прибавить кислоту, то концентрация ионов H+ в растворе повысится и станет больше 10-7 моль/л, одновременно с этим концентрация ионов O уменьшится и станет меньше 10-7 моль/л. Таким образом, в растворе любой кислоты СH+ > СOH- . Аналогично в растворе любой щелочи СOH-> СH+ .
Постоянство ионного произведения воды позволяет при известной концентрации только одного иона H+ или O вычислить концентрацию другого иона:
или .
Следовательно, кислотность или щелочность среды можно выражать либо через концентрацию ионов H+, либо через концентрацию ионов O , но чаще пользуются первым способом. Для удобства математических вычислений используют не саму концентрацию ионов H+, а отрицательный логарифм концентрации ионов H+, называемый водородным показателем pH:
pH = -lg CH+ .
В нейтральной среде рН=7, в кислой среде рН<7 в щелочной среде рН>7.
Пример. Определить концентрацию ионов водорода в растворе, рН которого равна 4.6.
Решение.
pH = -lg CH+= 4.6; CH+=10 - 4,6 = 2.5 ·10-5 моль/л.
Произведение растворимости
Подавляющее большинство веществ обладает ограниченной растворимостью в воде и других растворителях. Поэтому часто в гетерогенных системах различными фазами являются насыщенный раствор и осадок растворенного вещества, находящиеся в динамическом равновесии, то есть скорость растворения осадка равна скорости кристаллизации вещества из раствора. При растворении электролитов в раствор переходят не молекулы, а ионы, поэтому равновесие устанавливается между электролитом в осадке и перешедшими в раствор ионами:
Константа равновесия для этого процесса имеет вид
.
Концентрация твердой фазы СAgCl - постоянная величина, и её можно внести в константу:
CAg+ · CCl- = K · CAgCl = ПРAgCl ,
то есть в насыщенном растворе электролита произведение концентрации его ионов есть величина постоянная при данной температуре. Эту величину называют произведением растворимости и обозначают ПР:
ПРAgCl = CAg+ · CCl- .
Если малорастворимое вещество диссоциирует с образованием нескольких одинаковых ионов, например:
,
то .
Пример. Произведение растворимости BaF2 при 18°С равно 1.7·10-6 . Рассчитайте концентрацию ионов Ba2+ и в насыщенном растворе BaF2 при этой температуре.
Решение. BaF2 диссоциирует по уравнению
BaF2 Ba2+ + 2 .
При диссоциации BaF2 ионов F- получается в 2 раза больше, чем ионов Ba2+. Следовательно, . Произведение растворимости . Выразим концентрацию ионов F- через концентрацию ионов Ba2+, тогда
.
Концентрация конов Ba2+ равна
Концентрация ионов
.