Из уравнения ионизации воды видно, что

[Н+] = [ОН-], тогда [Н+] = [ОН-]= =10-7 моль/ дм3

10-7моль/дм3 ионов водорода или гидроксила характеризует нейтральность раствора.

Величина ионного произведения воды остается постоянной не только для воды, но и для водных растворов кислот, щелочей и солей. Следовательно, не может быть водного раствора в котором [Н+] или [ОН-] были бы равны нулю. Во всяком кислом растворе обязательно существуют ОН- -ионы, но [Н+] > [ОН-]>10-7 моль/дм3, во всяком щелочном растворе существуют и Н+- ионы, но при этом [Н+] < [ОН-]<10-7 моль/дм3. При расчете концентрации ионов водорода и гидроксила в водных растворах исходят из величины ионного произведения воды

Вместо подлинных значений [Н+] используют их десятичные логарифмы с обратным знаком и назвал их показателями водородных ионов – pH : pH = -lg [Н+].

Соответственно, pОH – гидроксидный показатель, pОH = -lg [ОН-].

Для чистой воды pH = -lg 10-7=7; pОH = -lg 10-7=7

pH+pОH=14

При уменьшении [Н+] pH увеличивается, при увеличении [Н+] pH уменьшается. Следовательно, в нейтральных растворах pH = pОH =7; в кислых растворах pH < pОH < 7, в щелочных растворах pH > pОH > 7.

Вычисление pH водных растворов кислот и оснований.

Растворы сильных кислот

К сильным кислотам относятся галогеноводородные (HCl, HBr, HI), серная, азотная, хлорная (HClО4) и хлорноватая (HClО3) кислоты.

Так как в водных растворах степень диссоциации сильных кислот близка к 1 (α 1), то концентрация ионов водорода в их растворах практически равняется молярной концентрации этих кислот.

[Н+] С кислоты

pH = -lg С кислоты

Растворы слабых кислот

Слабые кислоты в растворе диссоциируют незначительно. В общем виде уравнение диссоциации слабой одноосновной кислоты НА (где А – анион кислоты) можно записать так:

НА Н+ + А-

Используя закон действия масс, напишем выражение для К кислоты

[Н+] [A-]

К кислоты=

[НА]

Если раствор кислоты не слишком разбавлен, то почти вся она присутствует в виде недиссоциированных молекул, т.е. [НА] С кислоты. Из уравнения диссоциации кислоты видно, что иноны Н+ и А- образуются в равных количествах, следовательно, концентрации их в растворе равны. Учитывая все сказанное получаем:

[Н+]2

К кислоты=

С кислоты

откуда [Н+] = √К·См рН = – lg[H+];

Растворы сильных оснований

Концентрация ионов гидроксила в разбавленных водных растворах сильных оснований (типа КОН, NаОН и др) практически равна молярной концентрации этих оснований, т.к. степень диссоциации сильных оснований близка к 1, т.е. [ОН-] С основания. рОН = – lg[ОН–]; И находят рН из уравнения рН + рОН = 14;

pH = 14 + lg С осн

Растворы слабых оснований

Слабые основания в растворах диссоциируют незначительно

Для слабых оснований [OН–] = √К·См, рОН = – lg[ОН–];

И находят рН из уравнения рН + рОН = 14;

V1= =4,5 (см3).

Пример. Концентрация ионов водорода водного раствора равна 10-6 моль/дм3. Определить концентрацию ОН- -ионов, pH и pОH.

Решение.

1. Для расчета [ОН-] используют формулу

[ОН-] = = = 10-8 моль/дм3

2. Находят pH раствора: pH = -lg [Н+] = -lg 10-6 = 6

3. Вычисляют pОH раствора: pОH = -lg [ОН-] = -lg 10-8 = 8 или, используя равенство , находят pОH = 14- pH = 14-6=8.

Пример.Вычислите pH раствора, в 200 см3 которого содержится 0,094 г азотистой кислоты, если константа ионизации кислоты равна 5,1 10-4 .

Решение.. Азотистая кислота (НNО2) – кислота слабая, концентрация ионов водорода рассчитывается по формуле (15):[Н+] =√К·См , где Ккислоты– константа ионизации кислоты, С кислоты – молярная концентрация кислоты, моль/дм3.

2. Вычисляют молярную концентрацию кислоты: , С кислоты = = 0,01 (моль/дм3), где 0,094 масса кислоты, г

0,2 - V – объем раствора, дм3

М.м = (1+14+2 ) = 47 г/моль- молярная масса азотистой кислоты

3. Рассчитывают [Н+] и pH раствора

[Н+] = = = 2,24 10-3 моль/дм3,

pH = - lg[Н+] = - lg 2,24 10-3 = 3- lg 2,24 = 3-0,35 = 2,65.

Пример. Вычислить pH 0,025 М раствора КОН.

Решение.КОН – сильное основание, pH рассчитывают по формуле

pH = 14 + lg СКОН = 14 + lg 0,025

pH = 14 + lg 2,5 10-2 = 14-2+ lg 2,5 = 12 + 0,4=12,4