Водородный показатель для различных сред растворов

План

1. Электролиты и неэлектролиты.

2. Теория электролитической диссоциации (ТЭД) С.А.Аррениуса.

3. Механизм электролитической диссоциации электролитов с ионной и ковалентной полярной связью.

4. Степень диссоциации.

5. Кислоты, основания, амфотерные гидроксиды, соли с точки зрения ТЭД.

6. Значение электролитов для живых организмов.

7. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Среды водных растворов электролитов. Индикаторы.

8. Реакции ионного обмена и условия их протекания.

По способности проводить электрический ток в водном растворе или расплаве все вещества можно разделить на электролиты и неэлектролиты.

Электролиты – это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток; в электролитах (кислоты, соли, щелочи) имеются ионные или полярные ковалентные связи.

Неэлектролиты – это вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток; в молекулах неэлектролитов (органические вещества, газы, вода) связи ковалентные неполярные или малополярные.

Для объяснения электропроводности растворов и расплавов электролитов Аррениус в 1887 г. создал теорию электролитической диссоциации, основные положения которой звучат следующим образом.

1. Молекулы электролитов в растворе или расплаве подвергаются диссоциации (распадаются на ионы). Процесс распада молекул электролитов на ионы в растворе или расплаве называется электролитической диссоциацией. Ионы – это частицы, имеющие заряд. Положительно заряженные ионы – катионы, отрицательно заряженные – анионы. Свойства ионов отличаются от свойств соответствующих нейтральных атомов, что объясняется разным электронным строением этих частиц.

2. В растворе или расплаве ионы движутся хаотически. Однако при пропускании через раствор или расплав электрического тока движение ионов становится упорядоченным: катионы движутся к катоду (отрицательно заряженному электроду), а анионы – к аноду (положительно заряженному электроду).

3. Диссоциация – обратимый процесс. Одновременно с диссоциацией идет ассоциация – процесс образования молекул из ионов.

4. Общая сумма зарядов катионов в растворе или расплаве равна общей сумме зарядов анионов и противоположна по знаку; раствор в целом электронейтрален.

Главной причиной диссоциации в растворах с полярным растворителем является сольватация ионов (в случае водных растворов – гидратация). Диссоциация ионных соединений в водном растворе протекает полностью (KCl, LiNO₃, Ba(OH)₂ и др.). Электролиты с полярной ковалентной связью могут диссоциировать частично или полностью в зависимости от величины полярности связи (H₂SO₄, HNO₃, HI и др.). В водном растворе образуются гидратированные ионы, но для простоты записи в уравнениях изображаются ионы без молекул воды:

Одни электролиты диссоциируют полностью, другие – частично. Для характеристики диссоциации вводится понятие степень электролитической диссоциации . Величина показывает отношение числа диссоциировавших молекул n к числу растворенных молекул N электролита в растворе:

= n/N.

Степень диссоциации увеличивается при разбавлении раствора и при повышении температуры раствора. В зависимости от степени диссоциации электролиты делятся на сильные, средней силы и слабые. Сильные электролиты практически полностью диссоциируют в растворе, их степень диссоциации больше 30% и стремится к 100%. К средним электролитам относятся электролиты, степень диссоциации которых колеблется в пределах от 3% до 30%. Степень диссоциации слабых электролитов меньше 3%. К сильным электролитам относятся соли, сильные кислоты, щелочи. К слабым – слабые кислоты, нерастворимые основания, гидроксид аммония, вода.

С точки зрения теории электролитической диссоциации можно дать определения веществам разных классов.

Кислоты – это электролиты, образующие при диссоциации катионы водорода и анионы кислотного остатка. Число ступеней диссоциации зависит от основности кислоты, например:

HCl H⁺ + Cl^–,

H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^– 2H⁺ + CO₃^2–.

Основания – это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и анионы гидроксигрупп. Число ступеней диссоциации зависит от кислотности основания, например:

NaOH Na⁺ + 2OH^–,

Ca(OH)₂ CaOH⁺ + OH^– Ca²⁺ + 2OH^–.

Амфотерные гидроксиды – это слабые электролиты, которые при диссоциации образуют как катионы водорода, так и анионы гидроксигруппы, например:

Zn(OH)₂ ZnOH⁺ + OH^– Zn²⁺ + 2OH^–,

H₂ZnO₂ H⁺ + HZnO₂^– 2H⁺ + ZnO₂^2–.

Средние соли – это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и анионы кислотного остатка, например:

Na₂SO₄ 2Na⁺ + SO₄^2–.

Кислые соли – это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и сложные анионы, в состав которых входят атомы водорода и кислотный остаток, например:

NaНСO₃ Na⁺ + НСO₃^–.

Основные соли – это электролиты, диссоциирующие на анионы кислотного остатка и сложные катионы, состоящие из атомов металла и гидроксигрупп, например:

Сu(OН)Сl CuОН⁺ + Сl^–.

Комплексные соли – это электролиты, образующие при диссоциации сложные комплексные ионы, которые довольно устойчивы в водных растворах, например:

K₃[Fe(CN)₆] 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3–.

Электролиты являются составной частью жидкостей и тканей живых организмов. Для нормального протекания физиологических и биохимических процессов необходимы катионы натрия, калия, кальция, магния, водорода, анионы хлора, сульфат-ионы, гидрокарбонат-ионы, гидроксид-ионы и др. Концентрации этих ионов в организме человека различны. Так, например, концентрации ионов натрия и хлора весьма значительны и ежедневно пополняются. Концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов очень малы, но играют большую роль в жизненных процессах, способствуя нормальному функционированию ферментов, обмену веществ, перевариванию пищи и т.д.

Диссоциация воды.

Водородный показатель

Вода является слабым амфотерным электролитом. Уравнение диссоциации воды имеет вид:

Н₂O Н⁺ + ОН^–

или

2Н₂O Н₃О⁺ + ОН^–.

Концентрация протонов и гидроксид-ионов в воде одинакова и составляет 10^–7 моль/л при 25 °С.

Произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов называется ионным произведением воды и при 25 °С составляет 10^–14.

Среду любого водного раствора можно охарактеризовать концентрацией ионов Н⁺ или ОН^–. Различают нейтральную, кислую и щелочную среды растворов.

В нейтральной среде раствора:

[H⁺] = [OH^–] = 10^–7 моль/л,

в кислой среде раствора:

[H⁺] > [OH^–], т.е. [H⁺] > 10^–7 моль/л,

в щелочной среде раствора:

[OH^–] > [H⁺], т.е. [OH^–] > 10^–7 моль/л.

Для характеристики среды раствора удобно пользоваться водородным показателем рН (табл. 1, см. с. 14). Водородный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

рН = –lg[H⁺].

Таблица 1

Гидролиз солей

План

1. Определение и сущность гидролиза.

2. Гидролиз солей различных типов.

3. Обратимый и необратимый гидролиз.

Слово «гидролиз» (от греч. – вода и – разложение) переводится как разложение водой.

Гидролизом соли называют взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита. Сущность процесса гидролиза сводится к химическому взаимодействию катионов или анионов соли с гидроксид-ионами или ионами водорода из молекул воды. В результате этого взаимодействия образуется слабый электролит. Химическое равновесие процесса диссоциации воды смещается вправо, в сторону образования ионов. Поэтому в водном растворе соли появляется избыток свободных ионов Н⁺ или ОН^–, что и определяет среду раствора соли. При разбавлении раствора или при повышении температуры степень гидролиза увеличивается.

Любую соль можно представить как продукт реакции нейтрализации. В зависимости от силы исходных кислоты и основания различают 4 типа солей. Гидролиз солей разных типов протекает по-разному и дает различную среду раствора.

Соль, образованная сильным основанием и слабой кислотой, подвергается гидролизу по анионному типу, среда раствора – щелочная (рН > 7), например:

СН₃СООNa + HOH СН₃СООH + NaOH,

СН₃СОО^– + HOH СН₃СООH + OH^–.

В том случае, когда соль образована слабой многоосновной кислотой и сильным основанием, гидролиз по аниону протекает ступенчато и число ступеней гидролиза зависит от основности слабой кислоты. На первых ступенях гидролиза образуется кислая соль (вместо кислоты) и сильное основание, например:

1-я ступень:

Na₂SO₃ + HOH NaHSO₃ + NaOH,

SO₃^2– + HOH HSO₃^– + OH^–;

2-я ступень:

NaHSO₃ + HOH H₂SO₃ + NaOH,

HSO₃^– + HOH H₂SO₃ + OH^–.

суммарно:

Na₂SO₃ + 2HOH H₂SO₃ + 2NaOH,

SO₃^2– + 2HOH H₂SO₃ + 2OH^–.

Соль, образованная слабым основанием и сильной кислотой, подвергается гидролизу по катионному типу, среда раствора – кислая (рН < 7), например:

NH₄Br + HOH NH₄OH + HBr,

NH₄⁺ + HOH NH₄OH + H⁺.

Если соль образована слабым многокислотным основанием и сильной кислотой, катионный гидролиз протекает cтупенчато в зависимости от кислотности слабого основания. Вместо основания на первых ступенях такого гидролиза образуется основная соль, например:

1-я ступень:

ZnCl₂ + HOH Zn(OH)Cl + HCl,

Zn²⁺ + HOH Zn(OH)⁺ + H⁺;

2-я ступень:

Zn(OH)Cl + HOH Zn(OH)₂ + HCl,

Zn(OH)⁺ + HOH Zn(OH)₂ + H⁺.

суммарно:

ZnCl₂ + 2HOH Zn(OH)₂ + 2HCl.

Соль, образованная слабым основанием и слабой кислотой, гидролизуется одновременно и по катиону, и по аниону. Реакция растворов этих солей может быть нейтральной, слабокислой или слабощелочной, в зависимости от степени диссоциации продуктов гидролиза, например:

(NH₄)₂CO₃ + 2HOH 2NH₄OH + H₂СО₃,

2NH₄⁺ + СО₃^2– + 2НОН 2NH₄OH + H₂CO₃.

Соль, образованная сильным основанием и сильной кислотой, гидролизу не подвергается, т.к. в процессе реакции не образуется слабый электролит; среда раствора при этом нейтральная, например:

NaCl + HOH нет реакции.

Для большинства солей гидролиз является обратимым процессом, однако некоторые соли полностью разлагаются водой, т. е. для них гидролиз – необратимый процесс. Необратимому гидролизу подвергаются соли, образованные слабым нерастворимым или летучим основанием и слабой нерастворимой или летучей кислотой. Такие соли не могут существовать в водных растворах (Аl₂S₃, Fe₂(СО₃)₃ и т.п.), например:

Al₂S₃ + 6HOH = 2Al(OH)₃ + 3H₂S .

Из-за необратимого гидролиза в реакциях обмена между водными растворами двух солей не всегда образуются новые соли. В таких случаях необходимо учитывать реакции гидролиза исходных солей. Например, при взаимодействии водных растворов сульфида калия и хлорида алюминия сначала протекают обменные реакции исходных реагентов с водой, а потом – продуктов реакции между собой. Процесс описывается суммарным уравнением реакции:

3К₂S + 2AlCl₃ + 6H₂O = 2Al(OH)₃ + 3H₂S + 6KCl.

План

1. Окислительно-восстановительные реакции (ОВР), степень окисления.

2. Процесс окисления, важнейшие восстановители.

3. Процесс восстановления, важнейшие окислители.

4. Окислительно-восстановительная двойственность.

5. Основные типы ОВР (межмолекулярные, внутримолекулярные, диспропорционирование).

6. Значение ОВР.

7. Методы составления уравнений ОВР (электронный и электронно-ионный баланс).

Все химические реакции по признаку изменения степеней окисления участвующих в них атомов можно разделить на два типа: ОВР (протекающие с изменением степеней окисления) и не ОВР.

Степень окисления – условный заряд атома в молекуле, рассчитанный, исходя из предположения, что в молекуле существуют только ионные связи.

П р а в и л а д л я о п р е д е л е н и я с т е п е н е й о к и с л е н и я

Степень окисления атомов простых веществ равна нулю.

Сумма степеней окисления атомов в сложном веществе (в молекуле) равна нулю.

Степень окисления атомов щелочных металлов +1.

Степень окисления атомов щелочно-земельных металлов +2.

Степень окисления атомов бора, алюминия +3.

Степень окисления атомов водорода +1 (в гидридах щелочных и щелочно-земельных металлов –1).

Степень окисления атомов кислорода –2 (в пероксидах –1).

Любая ОВР представляет собой совокупность процессов отдачи и присоединения электронов.

Процесс отдачи электронов называют окислением. Частицы (атомы, молекулы или ионы), отдающие электроны, называют восстановителями. В результате окисления степень окисления восстановителя увеличивается. Восстановителями могут быть частицы в низшей или промежуточной степенях окисления. Важнейшими восстановителями являются: все металлы в виде простых веществ, особенно активные; C, CO, NH₃, PH₃, CH₄, SiH₄, H₂S и сульфиды, галогеноводороды и галогениды металлов, гидриды металлов, нитриды и фосфиды металлов.

Процесс присоединения электронов называют восстановлением. Частицы, принимающие электроны, называют окислителями. В результате восстановления степень окисления окислителя уменьшается. Окислителями могут быть частицы в высшей или промежуточной степенях окисления. Важнейшие окислители: простые вещества-неметаллы, обладающие высокой электроотрицательностью (F₂, Cl₂, O₂), перманганат калия, хроматы и дихроматы, азотная кислота и нитраты, концентрированная серная кислота, хлорная кислота и перхлораты.

Вещества, содержащие частицы в промежуточной степени окисления, могут выступать как в роли окислителей, так и в роли восстановителей, т.е. проявляютокислительно-восстановительную двойственность.Это сернистая кислота и сульфиты, хлорноватистая кислота и гипохлориты, пероксиды и др.

Различают три типа окислительно-восстановительных реакций.

Межмолекулярные ОВР – окислитель и восстановитель входят в состав различных веществ, например:

Внутримолекулярные ОВР– окислитель и восстановитель входят в состав одного вещества. Это могут быть разные элементы, например:

или один химический элемент в разных степенях окисления, например:

Диспропорционирование (самоокисление-самовосстановление) – окислителем и восстановителем является один и тот же элемент, находящийся в промежуточной степени окисления, например:

ОВР имеют огромное значение, поскольку большинство реакций, протекающих в природе, относятся к этому типу (процесс фотосинтеза, горение). Кроме того, ОВР активно используются человеком в его практической деятельности (восстановление металлов, синтез аммиака):

Для составления уравнений ОВР можно использовать метод электронного баланса (электронных схем) или метод электронно-ионного баланса.

Метод электронного баланса:

Метод электронно-ионного баланса:

Теория валентных связей

Теория валентных связей была первой из квантовомеханических теорий, использованной для приближенного объяснения характера химических связей в комплексных соединениях. В основе ее применения лежала идея о донорно-акцепторном механизме образования ковалентных связей между лигандом и комплексообразователем. Лиганд считается донорной частицей, способной передать пару электронов акцептору – комплексообразователю, предоставляющему для образования связи свободные квантовые ячейки (атомные орбитали) своих энергетических уровней.

Для образования ковалентных связей между комплексообразователем и лигандами необходимо, чтобы вакантные s-, p- или d-атомные орбитали комплексообразователя подверглись гибридизации определенного типа. Гибридные орбитали занимают в пространстве определенное положение, причем их число соответствует координационному числу комплексообразователя.

При этом часто происходит объединение неспаренных электронов комплексообразователя в пары, что позволяет высвободить некоторое число квантовых ячеек – атомных орбиталей, которые затем участвуют в гибридизации и образовании химических связей.

Неподеленные пары электронов лигандов взаимодействуют с гибридными орбиталями комплексообразователя, и происходит перекрывание соответствующих орбиталей комплексообразователя и лиганда с появлением в межъядерном пространстве повышенной электронной плотности. Электронные пары комплексообразователя, в свою очередь, взаимодействуют с вакантными атомными орбиталями лиганда, упрочняя связь по дативному механизму. Таким образом, химическая связь в комплексных соединениях является обычной ковалентной связью, достаточной прочной и энергетически выгодной.

Электронные пары, находящиеся на гибридных орбиталях комплексообразователя, стремятся занять в пространстве такое положение, при котором их взаимное отталкивание будет минимально. Это приводит к тому, что структура комплексных ионов и молекул оказывается в определенной зависимости от типа гибридизации.

Рассмотрим образование некоторых комплексов с позиций теории валентных связей. Прежде всего отметим, что валентные орбитали атомов комплексообразователей близки по энергии:

E_(n-1)d » E_ns » E_np » E_nd

 

Тип гибридизации	КЧ	Геометрия комплекса	Примеры
sp		линейная	[Ag(CN)2]- [Cu(NH3)2]+
sp2		треугольная	[HgI3]-
sp3		тетраэдр	[Be(OH)4]2- [MnCl4]2- [Zn(NH3)4]2+
dsp2		квадрат	[Ni(CN)4]2- [PtCl4]2- [Pt(NH3)2Cl2]0
sp3d(z2)		тригональная бипирамида	[Fe(CO)5]
sp3d(x2-y2)		квадратная пирамида	[MnCl5]3- [Ni(CN)5]3-
sp3d2, d2sp3		октаэдр	[Al(H2O)6]3+ [SnCl6]2- [Co(NH3)6]3+ [Fe(CN)6]3-
sp3d3		пентагональная бипирамида	[V(CN)7]4- [ZrF7]3-

Например, катион [Zn(NH₃)₄]²⁺ включает комплексообразователь цинк(II). Электронная оболочка этого условного иона имеет формулу [Ar] 3d¹⁰ 4s⁰ 4p⁰ и может быть условно изображена так:

Вакантные 4s- и 4p-орбитали атома цинка(II) образуют четыре sp³-гибридные орбитали, ориентированные к вершинам тетраэдра.
Каждая молекула аммиака имеет неподеленную пару электронов у атома азота. Орбитали атомов азота, содержащие неподеленные пары электронов, перекрываются с sp³-гибридными орбиталями цинка(II), образуя тетраэдрический комплексный катион тетраамминцинка(II) [Zn(NH₃)₄]²⁺:

Поскольку в ионе [Zn(NH₃)₄]²⁺ нет неспаренных электронов, то он проявляет диамагнитные свойства.

Тетрахлороманганат(II)-ион [MnCl₄]^2- содержит пять неспаренных электронов на 3d-орбитали и вакантные 4s- и 4p-орбитали. Вакантные орбитали образуют sp³-гибридные орбитали, которые перекрываются с p-атомными орбиталями хлорид-ионов:

Полученный таким образом тетраэдрический ион [MnCl₄]^2- является парамагнитным, так как содержит пять неспаренных электронов.

План

1. Электролиты и неэлектролиты.

2. Теория электролитической диссоциации (ТЭД) С.А.Аррениуса.

3. Механизм электролитической диссоциации электролитов с ионной и ковалентной полярной связью.

4. Степень диссоциации.

5. Кислоты, основания, амфотерные гидроксиды, соли с точки зрения ТЭД.

6. Значение электролитов для живых организмов.

7. Диссоциация воды. Ионное произведение воды. Водородный показатель. Среды водных растворов электролитов. Индикаторы.

8. Реакции ионного обмена и условия их протекания.

По способности проводить электрический ток в водном растворе или расплаве все вещества можно разделить на электролиты и неэлектролиты.

Электролиты – это вещества, растворы или расплавы которых проводят электрический ток; в электролитах (кислоты, соли, щелочи) имеются ионные или полярные ковалентные связи.

Неэлектролиты – это вещества, растворы или расплавы которых не проводят электрический ток; в молекулах неэлектролитов (органические вещества, газы, вода) связи ковалентные неполярные или малополярные.

Для объяснения электропроводности растворов и расплавов электролитов Аррениус в 1887 г. создал теорию электролитической диссоциации, основные положения которой звучат следующим образом.

1. Молекулы электролитов в растворе или расплаве подвергаются диссоциации (распадаются на ионы). Процесс распада молекул электролитов на ионы в растворе или расплаве называется электролитической диссоциацией. Ионы – это частицы, имеющие заряд. Положительно заряженные ионы – катионы, отрицательно заряженные – анионы. Свойства ионов отличаются от свойств соответствующих нейтральных атомов, что объясняется разным электронным строением этих частиц.

2. В растворе или расплаве ионы движутся хаотически. Однако при пропускании через раствор или расплав электрического тока движение ионов становится упорядоченным: катионы движутся к катоду (отрицательно заряженному электроду), а анионы – к аноду (положительно заряженному электроду).

3. Диссоциация – обратимый процесс. Одновременно с диссоциацией идет ассоциация – процесс образования молекул из ионов.

4. Общая сумма зарядов катионов в растворе или расплаве равна общей сумме зарядов анионов и противоположна по знаку; раствор в целом электронейтрален.

Главной причиной диссоциации в растворах с полярным растворителем является сольватация ионов (в случае водных растворов – гидратация). Диссоциация ионных соединений в водном растворе протекает полностью (KCl, LiNO₃, Ba(OH)₂ и др.). Электролиты с полярной ковалентной связью могут диссоциировать частично или полностью в зависимости от величины полярности связи (H₂SO₄, HNO₃, HI и др.). В водном растворе образуются гидратированные ионы, но для простоты записи в уравнениях изображаются ионы без молекул воды:

Одни электролиты диссоциируют полностью, другие – частично. Для характеристики диссоциации вводится понятие степень электролитической диссоциации . Величина показывает отношение числа диссоциировавших молекул n к числу растворенных молекул N электролита в растворе:

= n/N.

Степень диссоциации увеличивается при разбавлении раствора и при повышении температуры раствора. В зависимости от степени диссоциации электролиты делятся на сильные, средней силы и слабые. Сильные электролиты практически полностью диссоциируют в растворе, их степень диссоциации больше 30% и стремится к 100%. К средним электролитам относятся электролиты, степень диссоциации которых колеблется в пределах от 3% до 30%. Степень диссоциации слабых электролитов меньше 3%. К сильным электролитам относятся соли, сильные кислоты, щелочи. К слабым – слабые кислоты, нерастворимые основания, гидроксид аммония, вода.

С точки зрения теории электролитической диссоциации можно дать определения веществам разных классов.

Кислоты – это электролиты, образующие при диссоциации катионы водорода и анионы кислотного остатка. Число ступеней диссоциации зависит от основности кислоты, например:

HCl H⁺ + Cl^–,

H₂CO₃ H⁺ + HCO₃^– 2H⁺ + CO₃^2–.

Основания – это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и анионы гидроксигрупп. Число ступеней диссоциации зависит от кислотности основания, например:

NaOH Na⁺ + 2OH^–,

Ca(OH)₂ CaOH⁺ + OH^– Ca²⁺ + 2OH^–.

Амфотерные гидроксиды – это слабые электролиты, которые при диссоциации образуют как катионы водорода, так и анионы гидроксигруппы, например:

Zn(OH)₂ ZnOH⁺ + OH^– Zn²⁺ + 2OH^–,

H₂ZnO₂ H⁺ + HZnO₂^– 2H⁺ + ZnO₂^2–.

Средние соли – это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и анионы кислотного остатка, например:

Na₂SO₄ 2Na⁺ + SO₄^2–.

Кислые соли – это электролиты, диссоциирующие на катионы металла и сложные анионы, в состав которых входят атомы водорода и кислотный остаток, например:

NaНСO₃ Na⁺ + НСO₃^–.

Основные соли – это электролиты, диссоциирующие на анионы кислотного остатка и сложные катионы, состоящие из атомов металла и гидроксигрупп, например:

Сu(OН)Сl CuОН⁺ + Сl^–.

Комплексные соли – это электролиты, образующие при диссоциации сложные комплексные ионы, которые довольно устойчивы в водных растворах, например:

K₃[Fe(CN)₆] 3K⁺ + [Fe(CN)₆]^3–.

Электролиты являются составной частью жидкостей и тканей живых организмов. Для нормального протекания физиологических и биохимических процессов необходимы катионы натрия, калия, кальция, магния, водорода, анионы хлора, сульфат-ионы, гидрокарбонат-ионы, гидроксид-ионы и др. Концентрации этих ионов в организме человека различны. Так, например, концентрации ионов натрия и хлора весьма значительны и ежедневно пополняются. Концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов очень малы, но играют большую роль в жизненных процессах, способствуя нормальному функционированию ферментов, обмену веществ, перевариванию пищи и т.д.

Диссоциация воды.

Водородный показатель

Вода является слабым амфотерным электролитом. Уравнение диссоциации воды имеет вид:

Н₂O Н⁺ + ОН^–

или

2Н₂O Н₃О⁺ + ОН^–.

Концентрация протонов и гидроксид-ионов в воде одинакова и составляет 10^–7 моль/л при 25 °С.

Произведение концентраций ионов водорода и гидроксид-ионов называется ионным произведением воды и при 25 °С составляет 10^–14.

Среду любого водного раствора можно охарактеризовать концентрацией ионов Н⁺ или ОН^–. Различают нейтральную, кислую и щелочную среды растворов.

В нейтральной среде раствора:

[H⁺] = [OH^–] = 10^–7 моль/л,

в кислой среде раствора:

[H⁺] > [OH^–], т.е. [H⁺] > 10^–7 моль/л,

в щелочной среде раствора:

[OH^–] > [H⁺], т.е. [OH^–] > 10^–7 моль/л.

Для характеристики среды раствора удобно пользоваться водородным показателем рН (табл. 1, см. с. 14). Водородный показатель – это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода:

рН = –lg[H⁺].

Таблица 1

Водородный показатель для различных сред растворов

Характеристика раствора	Среда раствора
кислая	нейтральная	щелочная
Kонцентрация ионов Н+ (моль/л)	[H+] > 10–7	[H+] = [OH–] = 10–7	[H+] < 10–7
Водородный показатель (рН)	pH < 7	pH = 7	pH > 7

В кислой среде раствора рН < 7, в нейтральной среде рН = 7, в щелочной рН > 7. Чем меньше рН, тем больше кислотность раствора. При значениях рН > 7 говорят о щелочности раствора.Существуют различные методы определения рН раствора. Качественно характер среды раствора определяют с помощью индикаторов. Индикаторы – вещества, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора. На практике чаще всего применяют лакмус, метиловый оранжевый, фенолфталеин и универсальный индикатор (табл. 2).

Таблица 2

1234Следующая ⇒

Поделиться: