пользователей: 30398
предметов: 12406
вопросов: 234839
Конспект-online
РЕГИСТРАЦИЯ ЭКСКУРСИЯ

10. Ионное произведение воды и водородный показатель

Чистая вода, не содержащая примеси, обладает вполне измери­мой электропроводностью, так как молекулы ее, хотя и незначитель­но, все же распадаются на ионы. Вода является типичным амфотерным электролитом:  H2O    +  H2O           ↔    H3O+       +      ОН-

                       кислота1  основание2      кислота2       основание1

Такой процесс ионизации, воды становится понятным, если учесть, что стереохимия молекулы воды определяется конфигура­цией из четырех внешних электронных пар вокруг центрального атома кислорода, из четырех две пары связывающие и две неподе­ленные.

Из четырех внешних электронных пар, окружающих ядро атома кислорода, две пары обобществлены между ядром кислорода и двумя протонами водорода, а две пары электронов кислорода остаются неподеленными; они направлены к противоположным от протонов вершинам тетраэдра, в центре которого расположен ион кислорода. При равновесном положении ядер молекулы воды в парообразном состоянии имеют следующие характеристики: расстояние между атомами кислорода и водорода в воде равно 0,0958 нм; расстояние между атомами водорода равно 0,1515 нм; угол между атомом кисло­рода и атомами водорода равен 104°27΄; дипольный момент моле­кулы воды составляет 1,86 (дебая), или 1,86 · 10-18 электростати­ческих единиц.

При взаимной ориентации двух молекул воды вследствие притяжения протона одной из неподеленных электронных пар кислорода связь между кислородом и протоном Н+, расположенным по оси ориентации, ослабляется и становится возможным протекание реакции (рис. 3.1). Следовательно, ион водорода Н+ в водных растворах существует в виде иона гидроксония H3O+. Однако в целях упрощения записей в расчетах вместо Н3О+ пишут Н+, так как такая замена не влияет на результаты вычисления.

По электропроводности можно вычислить активность ионов Н+ и ОН- и константу ионизации воды. Ионизация воды представ­ляет собой обратимый процесс, который схематично представляет­ся так: 

Следовательно, для чистой воды, так же как и для сильно разбавленных растворов электролитов, произведение концентраций водо­родных и гидроксильных ионов практически равно ионному произведению воды:

 [Н+] · [ОН-] = Кн2о

Ионизация воды является эндотермическим процессом, протекающим с поглощением теплоты. Поэтому в соответствии с принци­пом Ле-Шателье при повышении температуры равновесие иониза­ции смещается в сторону образования ионов, что приводит к увеличению Кн2о Концентрация ионов [Н+] и [ОН-] изменяется в обратной про­порциональной зависимости относительно друг друга, но никогда не становится равной нулю:

Характеризовать кислотность и основность растворов концентраций ионов водорода, выражаемых числами с отрицательными показателями степени, оказалось практически неудобным.  Поэтому

С. П. Зеренсен предложил реакцию водных растворов характери­зовать водородным показателем :

 рН = - lg [H +]

В нейтральной среде рН = 7 (при 25 °С), в кислой среде рН < 7, в щелочной среде рН > 7. Чем меньше величина рН, тем больше концентрация ионов водорода, тем больше кислотность раствора.

При анализах, а также в технологических процессах многих химических производств большое значение имеет концентрация водородных ионов. Поэтому аналитику приходится часто или определять рН растворов опытным путем, или же вычислять теоретически


21.01.2015; 13:09
хиты: 105
рейтинг:0
Естественные науки
химия
аналитическая химия
для добавления комментариев необходимо авторизироваться.
  Copyright © 2013-2024. All Rights Reserved. помощь