ту дисоціації води можна обчислити за формулою:
В
де:
[H +] - концентрація іонів гідроксонію (протонів),
[OH-] - концентрація гідроксид-іонів;
[H2O] - концентрація води (В молекулярній формі) у воді;
Концентрація води в воді, враховуючи її малу ступінь дисоціації, величина практично постійна і становить (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55,56 моль/л.
При 25 В° C константа дисоціації води дорівнює 1,8 Ч10-16моль/л. Рівняння (1) можна переписати як: Позначимо твір K В· [H2O] = Kв = 1,8 Ч10-16 моль/л В· 55,56 моль/л = 10-14мольІ/лІ = [H +] В· [OH-] (при 25 В° C). p> Константа Kв, рівна добутку концентрацій протонів та гідроксид-іонів, називається іонним твором води. Вона є постійною не тільки для чистої води, але також і для розбавлених водних розчинів речовин. C підвищенням температури дисоціація води збільшується, отже, зростає і Kв, при зниженні температури - навпаки. Практичне значення іонного добутку води
Практичне значення іонного добутку води велике, тому що воно дозволяє при відомій кислотності (лужності) будь-якого розчину (тобто при відомій концентрації [H +] або [OH-]) знайти відповідно концентрації [OH-] або [H +]. Хоча в більшості випадків для зручності подання користуються не абсолютними значеннями концентрацій, а взятими із зворотними знаком їх десятковими логарифмами - відповідно, водневим показником (pH) і гідроксильних показником (pOH).
Так як Kв - константа, при додаванні до розчину кислоти (іонів H +), концентрація гидроксид-іонів OH- буде падати і навпаки. У нейтральному середовищі [H +] = [OH-] = моль/л. При концентрації [H +]> 10-7 моль/л (відповідно, концентрації [OH-] <10-7 моль/л) середу буде кислою; При концентрації [OH-]> 10-7 моль/л (відповідно, концентрації [H +] <10-7 моль/л) - лужний.
Електролітична дисоціація води. Водневий показник рН
Вода являє собою слабкий амфотерний електроліт:
Н2О Н + + ОН-або, більш точно: 2Н2О Н3О + ОН-
Константа дисоціації води при 25оС дорівнює: Таке значення константи відповідає дисоціації одній зі ста мільйонів молекул води, тому концентрацію води можна вважати постійною і рівною 55,55 моль/л (щільність води 1000 г/л, маса 1 л 1000 г, кількість речовини води 1000г: 18г/моль = 55,55 моль, С = 55,55 моль: 1 л = 55,55 моль/л). Тоді
В
Ця величина постійна при даній температурі (25оС), вона називається іонним добутком води KW:
В
Дисоціація води - процес ендотермічний, тому з підвищенням температури відповідно до принципом Ле-Шательє дисоціація посилюється, іонний добуток зростає і досягає при 100оС значення 10-13.
У чистій воді при 25оС концентрації іонів водню і гідроксилу рівні між собою:
[H +] = [OH-] = 10-7 моль/л Розчини, в яких концентрації іонів водню і гідроксилу дорівнюють між собою, називаються нейтральними. Якщо до чистої води додати кислоту, концентрація іонів водорда підвищиться і стане більше, ніж 10-7 моль/л, середа стане кислої, при цьому концентрація іонів гідроксилу миттєво зміниться так, щоб іонний добуток води зберегло своє значення 10-14. Теж саме буде відбуватися і при додаванні до чистої води лугу. Концентрації іонів водню і гідроксилу пов'язані між собою через іонний добуток, тому, знаючи концентрацію одного з іонів, легко обчислити концентрацію іншого. Наприклад, якщо [H +] = 10-3 моль/л, то [OH-] = KW/[H +] = 10-14/10-3 = 10-11 моль/л, або, якщо [OH-] = 10-2 моль/л, то [H +] = KW/[OH-] = 10-14/10-2 = 10-12 моль/л. Таким чином, концентрація іонів водню або гідроксилу може служити кількісної характеристикою кислотності або лужності середовища.
На практиці користуються не концентраціями іонів водню або гідроксилу, а водневим рН або гідроксильних рОН показателямі.Водородний показник рН дорівнює негативному десятковому логарифму концентрації іонів водню:
рН = - lg [H +]
Гідроксильний показник рОН дорівнює негативному десятковому логарифму концентрації іонів гідроксилу:
рОН = - lg [OH-]
Легко показати, Прологаріфміровав іонний добуток води, що
рН + рОН = 14
Якщо рН середовища дорівнює 7 - середовище нейтральна, якщо менше 7 - кисла, причому чим менше рН, тим вище концентрація іонів водню. pН більше 7 - середовище лужне, чим більше рН, тим вище концентрація іонів гідроксилу. Чиста вода дуже погано проводить електричний струм, але все ж володіє вимірної електропровідністю, яка пояснюється слабкий дисоціацією води на іони водню і гідроксид-іони. За величиною електропровідності чистої води можна визначити концентрацію іонів водню і гідроксид-іонів у воді.
Оскільки ступінь дисоціації води дуже мала, то концентрація недіссоціірованних молекул у воді практично дорівнює загальній концентрації води, тому з виразу для константи дисоціації води получакм, що для води і розбавлених водних розчинів при незмінній температурі добуток концентрацій іонів водню...
