Диссоциация воды, водородный показатель
Увеличение [H+] вызывает уменьшение [OH-] и наоборот. При этом никогда ни та ни другая концентрация не будет равна нулю.
Для реакции H+aq+ OH-aq = H2Oж DH = -56 кДж/моль, диссоциация воды процесс эндотермический, поэтому с увеличением температуры KW будет возрастать.
Для характеристики кислотности или щелочности среды можно воспользоваться [H+] или концентрацией [OH-]. В нейтральной среде [H+]=[OH-]= 10-7. В кислой среде [H+]>[OH-] или > 10-7. В щелочной наоборот.
Для упрощения расчетов лучше пользоваться т.н. водородным показателем рН = - lg[H+] или pOH = - lg[OH-].
Очевидно, что рН + pOH = 14
Как изменяется рН? В кислой среде рН<7. В щелочной больше 7. рН 1н соляной кислоты должен быть равен 0. РН 1н щелочи - 14. Может ли он быть меньше 0 или больше 14? Казалось бы рН 10н кислоты будет -1. На самом деле нет, поскольку это уже очень концентрированный раствор и кислота в нем далеко не полностью диссоциирована.
Определение рН растворов. а) С помощью индикаторов. Индикатор - слабая кислота или слабое основание, у которого недиссоциированная и диссоциированная формы имеют разную окраску. Добавление к раствору кислоты или щелочи сдвигает равновесие диссоциации этого электролита и меняется его окраска. б) С помощью рН-метра.
Проблема поддержания постоянного значения рН. Особенно остро стоит в биологических системах. В различных органах живого организма рН поддерживается с точностью до десятых долей. Как это достигается, если постоянно идут какие-то процессы, хотя бы поглощение СО2 из воздуха?
Буферные растворы - растворы, в которых в определенных пределах поддерживается постоянное значение рН при добавлении в них кислоты или щелочи а также при разбавлении.
Рассмотрим раствор, содержащий слабую кислоту ( уксусную, например) и ее соль. В растворе происходит полная диссоциация соли и частичная - слабой кислоты
CH3COOH « CH3COO- + H+ (K)
CH3COONa « CH3COO- + Na+ нацело
Кислота слабая ( К=1.8×10-5). В чистом 0.1М растворе легко подсчитать концентрацию водородных ионов моль/л. Если к этому раствору добавлен одноименный ион, диссоциация сместилась влево, т.е. [H+] стала еще меньше. Следовательно можно считать, что [CH3COOH] равна концентрации недиссоциированной кислоты Ca, а аниона - концентрации соли (Сs). Тогда:
Возьмем ацетатный буфер 0.1:0.1 и 0.1М раствор NaCl.
pH= - lg[H+] = - lg 1.8×10-5= 4.76 для буфера
рН раствора NaCl = 7.