Среда раствора. Водородный показатель

Диссоциация воды

Вода — слабый электролит. Она в незначительной степени распадается на катионы водорода и гидроксид-ионы, и устанавливается химическое равновесие:

H_{2} O ⇄ H^{+} + {OH}^{-}

Молярные концентрации катионов водорода и гидроксид-ионов в чистой воде одинаковые. Экспериментально установлено, что при $25 °C$ они составляют:

c (H^{+}) = c ({OH}^{-}) = 10^{- 7} моль / л .

Произведение концентраций катионов водорода и гидроксид-ионов для воды и любого водного раствора при определённой температуре является постоянной величиной. При $25 °C$:

c (H^{+}) \cdot c ({OH}^{-}) = 10^{- 14} {(моль / л)}^{2} .

Используя это соотношение, можно определить содержание одного вида ионов по содержанию другого. Например, если в растворе молярная концентрация гидроксид-ионов

c ({OH}^{-}) = 10^{- 2} моль / л

, то концентрацию

H^{+}

находим следующим образом:

c (H^{+}) = \frac{10^{- 14}}{c ({OH}^{-})} = \frac{10^{- 14}}{10^{- 2}} = 10^{- 12} моль / л .

Среда раствора. Водородный показатель

Часто используют понятие «среда раствора». Она может быть нейтральной, кислой или щелочной. Среда раствора определяется соотношением концентраций катионов водорода и гидроксид-ионов.

Для характеристики среды раствора (её кислотности) удобно использовать водородный показатель $pH$.

Водородный показатель — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

pH = - \lg c (H^{+})

Найдём $pH$ раствора, в котором концентрация

H^{+}

составляет $0,01$ моль/л:

pH = - \lg 0,01 = 2

Значение $pH$ может изменяться от $0$ до $14$. В воде водородный показатель равен $7$, в кислой среде он меньше $7$, а в щелочной — больше.

Среда раствора	Соотношение концентраций $H^{+}$ и ${OH}^{-}$	Концентрация $H^{+}$ , моль/л	$pH$
Нейтральная среда	$c (H^{+}) = c ({OH}^{-})$	$c (H^{+}) = 10^{- 7}$	$pH$ $=$ $7$
Кислая среда	$c (H^{+}) > c ({OH}^{-})$	$c (H^{+}) > 10^{- 7}$	$pH$ $<$ $7$
Щелочная среда	$c (H^{+}) < c ({OH}^{-})$	$c (H^{+}) < 10^{- 7}$	$pH$ $>$ $7$

Измерение $pH$ производят с помощью специального прибора — $рН$-метра — или с помощью кислотно-основных индикаторов (метилоранжа, лакмуса, фенолфталеина, универсального индикатора), окраска которых зависит от кислотности среды.

Рис. $1$. Окраска индикаторов при разных значениях $pH$

Измерение кислотности среды проводят в научных исследованиях, на производстве, в медицине, в сельском хозяйстве.

Источники:

Рис. 1. Окраска индикаторов. Общественное достояние (дата обращения: 11.12.2022).

Предыдущая теория

Вернуться в тему

Следующее задание

Отправить отзыв

Нашёл ошибку?

Сообщи нам!

3. Среда раствора. Водородный показатель

Теория: