Электролитическая диссоциация воды. Водородный показатель

Тщательно очищенная вода обладает определенной, хотя и незначительной электрической проводимостью, заметно возрастающей с повышением температуры. Так при 273 К удельная электрическая проводимость воды составляет 1,5×10^-8 Ом^-1×см^-1, при 289 К – 6,2×10^-8 Ом^-1×см^-1.

Наличие электрической проводимости может быть объяснено только тем, что молекулы воды частично распадаются на ионы, т.е. Н₂О является слабым электролитом:

Н₂О + Н₂О Н₃О⁺ + ОН или в более простой записи Н₂О Н⁺ + ОН^-.

Этот процесс называется самоионизацией.

Константа диссоциации воды может быть вычислена по уравнению

К_Д = а_Н+× а_ОН / а_Н2О. (3.26)

При расчетах, связанных с водными растворами электролитов, используют не концентрации, а активность ионов:

а_Н+×а_ОН = К_В.

В соответствии с теорией электролитической диссоциации ионы Н⁺ являются носителями кислотных свойств, а ионы ОН^- - носителями основных свойств. Поэтому раствор будет нейтральным, когда а_Н+ = а_ОН- = , кислым, когда а_Н+ > а_ОН-, и щелочным, когда а_Н+ < а_ОН-.

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

рН = -lga_H. (3.27)

Водородный показатель определяет характер реакции раствора и имеет важное значение для понимания большинства процессов, протекающих в жидкой фазе, так как ионы Н⁺ и ОН^- непосредственно участвуют во многих из этих процессов. Величина рН служит критерием силы кислоты или основания.

Растворы, рН которых относительно мало изменяется при добавлении небольших количеств кислоты или основания, называются буферными. Они обычно содержат слабую кислоту и ее соль или слабое основание и ее соль.

Значение рН можно поддерживать на практически постоянном уровне путем применения буферных смесей.