Ионное произведение воды

Ио́нное произведе́ние воды́ — произведение концентраций ионов водорода Н+ и ионов гидроксила OH в воде или в водных растворах, показатель уровня кислотности раствора.

Содержание

Вывод значения ионного произведения воды

Вода, хотя и является слабым электролитом, в небольшой степени диссоциирует:

H2O + H2O ↔ H3O+ + OH

или

H2O ↔ H+ + OH

Равновесие этой реакции сильно смещено влево. Константу диссоциации воды можно вычислить по формуле:

K=\frac{\left[H^+\right]\left[OH^-\right]}{\left[H_2O\right]}, (1)

где:

  • [H+] — концентрация ионов гидроксония (протонов);
  • [OH] — концентрация гидроксид-ионов;
  • [H2O] — концентрация воды (в молекулярной форме) в воде;

Концентрация воды в воде, учитывая её малую степень диссоциации, величина практически постоянная и составляет (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55,56 моль/л.

При 22 °C константа диссоциации воды равна 1,8·10−16моль/л. Уравнение (1) можно переписать как:

K\left[H_2O\right]=\left[H^+\right]\left[OH^-\right], (2)

Обозначим произведение K·[H2O] = Kв = 1,8·10−16 моль/л·55,56 моль/л = 10−14моль²/л² = [H+]·[OH] (при 22 °C).

Константа Kв, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется ионным произведением воды. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ. C повышением температуры диссоциация воды увеличивается, следовательно, растёт и Kв, при понижении температуры — наоборот.

Практическое значение ионного произведения воды

Практическое значение ионного произведения воды велико, так как оно позволяет при известной кислотности (щёлочности) любого раствора (то есть при известной концентрации [H+] и [OH]) найти соответственно концентрации [OH] и [H+]. Хотя в большинстве случаев для удобства представления пользуются не абсолютными значениями концентраций, а взятыми с обратными знаком их десятичными логарифмами — соответственно, водородным показателем (pH) и гидрокcильным показателем (pOH).

Так как Kв — константа, при добавлении к раствору кислоты (ионов H+), концентрация гидроксид-ионов OH будет падать и наоборот. В нейтральной среде [H+] = [OH] = \sqrt{10^{-14}}=10^{-7} моль/л. При концентрации [H+] > 10−7 моль/л (соответственно, концентрации [OH] < 10−7 моль/л) среда будет кислой; При концентрации [OH] > 10−7 моль/л (соответственно, концентрации [H+] < 10−7 моль/л) — щелочной.

Ионные произведения других растворителей

Ионное произведение можно рассчитать не только для воды. Ионное произведение воды является лишь одной (хотя практически наиболее важной) из констант автопротолиза

См. также

 
Начальная страница  » 
А Б В Г Д Е Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ы Э Ю Я
A B C D E F G H I J K L M N O P Q R S T U V W X Y Z
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Home