Водородный показатель рН. Гидроксильный показатель рОН.

Вода – очень слабый электролит, диссоциирует на ионы в очень малой степени:

 

С учетом гидратации протона:

 

При расчетах для простоты вместо иона гидроксония Н₃О⁺ пишут протон Н⁺.

Запишем выражение для константы диссоциации воды:

Молярная концентрация воды – постоянная величина:

K _Д [ H ₂ O ] = [ H ⁺ ][ OH ^– ];

[ H ⁺ ][ OH ^– ] = 10^–14 = – ионное произведение воды.

Такое соотношение между произведением концентраций ионов Н⁺ и ОН^– существует в любом растворе: и в растворе кислоты, и в растворе щелочи, а не только в воде.

В чистой воде [ H ⁺ ] = [ OH ^– ] =

Эта величина очень мала. Отсюда следует, что из 10 млн. молекул Н₂О диссоциирует на ионы только одна молекула.

Проводить расчеты с такими малыми величинами неудобно, поэтому Зë ренсен в 1909г. предложил заменить их логарифмическими обозначениями, ввел понятия водородный показатель рН и гидроксильный показатель рОН:

рН = – lg[H ⁺] или рН =

pOH = – lg[OH ^–] или рОН =

Т.к. [ H ⁺ ][ OH ^– ] = 10^–14, то в любом растворе при 25⁰С рН + рОН = 14.

Все эти обозначения приводят к так называемой шкале pH.

В нейтральной среде: [ H ⁺ ] = [ OH ^– ] = 10^–7 , pH = – lg 10^–7 = 7.

В кислой среде: [ H ⁺ ] > [ OH ^– ]; [ H ⁺ ] > 10^–7, pH < 7.

В щелочной среде: [ H ⁺ ] < [ OH ^– ]; [ H ⁺ ] < 10^–7, pH > 7.

 

[H ⁺]моль/л

 

pH

 

 

 

рН – очень важный показатель постоянства внутренних сред организма человека.

В норме рН крови и спинномозговой жидкости       7, 36 – 7, 44

Желудочного сока                                       около 0, 9

Слюны                                                         6, 8

Сока поджелудочной железы                    7, 5 – 8, 0

Желчи в пузыре                                          5, 4 – 6, 9

Мочи                                                            4, 8 – 7, 5

При расчете рН растворов кислот сначала рассчитывают концентрацию ионов водорода по формуле:

[Н⁺] = α · С(¹/_z) кислоты,

где α – степень электролитической диссоциации кислоты, выраженная в долях единицы,

С(¹/_z) кислоты – молярная концентрация эквивалента раствора кислоты.

 

Далее рассчитывают рН.

При расчете рН растворов щелочей сначала рассчитывают концентрацию гидроксид-ионов по формуле:

[ОН^–]= α · С(¹/_z) щелочи,

 

где α – степень электролитической диссоциации щелочи, выраженная в долях единицы,

С(¹/_z) щелочи – молярная концентрация эквивалента раствора щелочи.

Затем рассчитывают рОН и далее рН.

 

Пример 1. Рассчитайте нормальную концентрацию раствора соляной кислоты, если рН этого раствора равен 4.

Решение.

[Н⁺] = 10^–рН = 10^–4 моль/л; [Н⁺] = α · С(¹/_z) кислоты,

α = 1, .

Ответ: 10^-4моль/л.

 

Пример 2. Рассчитайте рН 0, 01н раствора новокаина, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 1%.

Решение.

α = 1% = 0, 01; [ОН^–]= α ∙ С(¹/_z) основания = 0, 01 ∙ 0, 01 = 10^-4 моль/л;

рОН = – lg [ОН^–] = – lg 10^-4 = 4; рН = 14 – 4 = 10.

Ответ: 10.

 

Пример 3. Рассчитайте нормальную концентрацию раствора слабой щелочи, если рН этого раствора равен 11, а степень электролитической диссоциации равна 10%.

Решение.

рОН = 14 – рН = 14 – 11 = 3. [ОН^–] = 10^-рОН = 10^-3 моль/л

[ОН^–]= α ∙ С(¹/_z) щелочи; α = 10% = 0, 1

.

Ответ: 10^-2 моль/л.

 

Пример 4. Концентрация ионов водорода Н⁺ в растворе равна 4•10^-4 моль/л. Вычислить рН и рОН.

Решение.

1) Вычисляем рН раствора:

рН = – lg [Н⁺] = – lg (4•10^-4) = – (lg 4 – 4 lg 10) = – 0, 60 + 4, 00 = 3, 40

2) Определяем рОН по формуле рН + рОН = 14:

рОН = 14 – 3, 40 = 10, 60.

Ответ: рН=3, 4 и рОН=10, 6.

 

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое ионизация воды? Запишите ионное произведение воды.

2. Что такое водородный показатель – рН; рОН растворов сильных кислот и оснований?

3. Как рассчитать рН растворов слабых кислот, оснований?

Основная литература:

1. Жолнин А.В. Общая химия [Текст] / А.В. Жолнин. - ГЭОТАР – Медиа, 2012. – 92 – 107 c.

Дополнительная литература:

1. Пузаков, С.А. Общая химия [Текст] / Пузаков С.А., Попков В.А – М.: 2010 г. – 575 – 577 с.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия [Текст] / Ахметов Н.С. – М.: Химия, 2009 г., 208 – 209  с.

3. Общая химия. Теоретический курс. [Текст]: учебно-методическое пособие для студентов 1 курса фармацевтического факультета / под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: : Ред.-издат. центр Твер. гос. мед. унив., 2017 г. – 50 – 52  с.

Задания для самостоятельного решения

1. Рассчитайте рН 0, 01 н раствора азотной кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 100 %.

Ответ: 2

2. Найдите рН 0, 1 н раствора уксусной кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 1%.

Ответ: 3

3. Чему равны рН и рОН 0, 001 н раствора сильной кислоты, если a= 1?

Ответ: рН = 3; рОН = 11.

 

4. Рассчитайте рН 0, 1 н раствора салициловой кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 10%.

                                                                                    Ответ: 2

5. Рассчитайте рН 0, 01 н раствора сульфаниловой кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 10 %.

                                                                               Ответ: 3

6. Чему равен pH 0, 01 н раствора NaOH, если α = 1?

Ответ: 1 2

7. Рассчитайте рН 0, 0001 н раствора гидроксида калия, если степень электролитической диссоциации равна 100%.

Ответ: 10

8. Чему равен рН 0, 01 н раствора слабой щелочи, если α = 10%?

Ответ: 11

9. Рассчитайте рН 0, 001 н раствора гидроксида аммония, если степень электролитической диссоциации равна 10%.

Ответ: 10

10. Рассчитайте рН 0, 01 н раствора новокаина, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 1%.

             Ответ: 10

11. Рассчитайте рН 0, 01 н раствора веронала, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 0, 1%.

Ответ: 9

12. Рассчитайте рН 0, 001 н раствора уротропина, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 0, 1%.

                                                                 Ответ: 8

13. К 99 мл воды добавили 1 мл 0, 1 н раствора HCl. Как изменилось значение рН?

                                                        Ответ: 7 - 3

14. К 99 мл воды добавлен 1 мл 0, 1 н раствора NаОН. Как изменилось значение рН?

                                                                      Ответ: 7 - 11

15. рН морской воды равен 8. Рассчитайте концентрацию гидроксид-ионов в моль/л.

                                                                      Ответ: 10^-6

16. рН желудочного сока равен 1. Найдите активную кислотность и концентрацию гидроксид-ионов в моль/л.

                                               Ответ: 10^-1; 10^-13

17. рН томатного сока равен 4. Рассчитайте активную кислотность в моль/л.

Ответ: 10^–4

18. рН дистиллированной воды при контакте с воздухом, откуда она поглощает углекислый газ, равен 6. Рассчитайте концентрацию гидроксид–ионов в моль/л.

Ответ: 10^–8

19. pH=2. Чему равны ,  и рОН? Какова среда раствора?

             Ответ: =10^–2 моль/л; =10^–12 моль/л; рОН=12; среда кислая

20. pH = 11. Чему равны ,  и рОН ? Какова среда раствора?

Ответ: =10^–11 моль/л; =10^–3 моль/л; рОН =3; среда щелочная

21. pOH = 3. Чему равны ,  и рН ? Какова среда раствора?

Ответ: =10^–11 моль/л; =10^–3 моль/л; рН =11; среда щелочная

22. рН раствора одноосновной сильной кислоты равен 2. Найдите активную кислотность и нормальную концентрацию кислоты в растворе.

Ответ: 10^–2 моль/л; 0, 01н

ЗАНЯТИЕ 15

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: