Ионное произведение. Водородный показатель. Произведение растворимости - Систематика химических элементов

Ионное произведение. Водородный показатель

Электропроводность воды объясняется тем, что вода в очень малой степени диссоциирует, образуя ионы водорода и гидроксид-ионы:

Этот процесс равновесен и, как любой равновесный процесс, его можно охарактеризовать константой равновесия, которая является Константой диссоциации:

. (49)

При комнатной температуре на ионы распадается лишь одна из 108 молекул воды.

Концентрацию молекул воды можно рассчитать, разделив массу 1л воды на массу 1 моля:

.

В разбавленных растворах концентрация воды изменяется очень мало и ее можно считать постоянной, тогда

.

Так как - константа, то ее вносят в КД и обозначают KW

. (50)

Эта величина называется Ионным произведением воды и представляет собой постоянную величину при данной температуре.

В чистой воде при комнатной температуре концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны между собой и равны 10-7Мoль/л. Следовательно,

. (51)

Константа равновесия Kw зависит от температуры и не зависит от концентраций катионов H+ и анионов ОН-.

Если в воду добавить кислоту, то концентрация катионов водорода увеличится, равновесие сместится влево, а концентрация гидроксид-ионов уменьшится так, что ионное произведение воды останется неизменным.

Таким образом, в водных растворах при постоянной температуре концентрации катионов водорода и гидроксид-анионов связаны между собой. При расчетах для водных растворов электролитов используют не концентрации, а активности:

Водородный показатель

Для характеристики кислотности (щелочности) среды введен специальный параметр - водородный показатель или рН. Водородным показателем или РН называют взятый с обратным знаком десятичный логарифм активности водородных ионов в растворе:

РН =Lg[.Н+ ]. (52)

Водородный показатель определяет характер реакции раствора. Например, при 295К она нейтральна и рН=7 (Н+ = 10-7 моль/л). При рН<7 (Н+>10-7 моль/л) реакция раствора кислая, при рН>7(Н <10-7 моль/л) - щелочная. С изменением температуры меняется КW.

Величина рН может служить критерием силы кислоты или основания. В ряду кислот более сильной будет та, у которой при одинаковой молярной концентрации активность ионов Н+ выше (рН ниже). Для оснований подобная зависимость носит обратный характер.

Произведение растворимости

Большинство веществ малорастворимо в воде, поэтому очень часто имеют дело с системами, в которых в состоянии равновесия находятся осадок и насыщенный раствор электролита. Это равновесие носит динамический характер, вследствие чего скорость процесса растворения должна совпадать со скоростью его кристаллизации.

Равновесие в насыщенном растворе электролита AMВN можно представить так:

АMBNMAN+ + nBM-. (53)

Прямой процесс - это растворение осадка, а обратный процесс - это кристаллизация осадка из насыщенного раствора.

Процессы растворения и кристаллизации, которые происходят в этой системе, происходят на поверхности осадка, т. е. система гетерогенна.

Данный гетерогенный процесс можно охарактеризовать следующей константой равновесия:

. (54)

Константа равновесия данного процесса представляет собой произведение активностей катионов водорода и гидроксид-анионов.

Произведение активностей ионов малорастворимого электролита, содержащегося в его насыщенном растворе при данной температуре, есть величина постоянная, и называется Произведением растворимости.

Произведение растворимости зависит от природы растворенного вещества и растворителя, а также от температуры и не зависит от активности ионов малорастворимого электролита в растворе.

Произведение растворимости для наиболее важных электролитов рассчитано и содержится в таблицах. Зная произведение растворимости, можно вычислить, выпадает ли в данных условиях вещество в осадок. Условием образования осадка малорастворимого электролита является превышение произведения активностей ионов этого электролита в растворе над табличной величиной произведения растворимости.

Если активность или концентрация одного из ионов малорастворимого электролита увеличится, то равновесие сместится, и, соответственно, активность или концентрация другого иона уменьшится.

Похожие статьи




Ионное произведение. Водородный показатель. Произведение растворимости - Систематика химических элементов

Предыдущая | Следующая