где КН2о—ионное произведение воды; [Н+] и [ОН ]—концентрации Н+- и ОН "-ионов.

Для комнатной температуры данные соотношения можно представить формулами:

[H+][OH-J=10"t4;

КГ1* КГ14

[Н+]=-; [ОН~]=——;

[oh-f 1 [Н+]

РН + рОН = 14.

При комнатной температуре рН нейтральной точки составляет 7, при 0°С — 7,5 при 60° С —6,5. Это связано с тем, что КН2о меняется с изменением температуры, а диапазон шкалы рН зависит от КН20- Концентрация водородных и гидроксидных ионов редко достигает 1 моль/л, поэтому диапазон шкалы рН при обычных условиях находится в интервале от 0 до 14.

В дальнейшем в наших формулах будут фигурировать наряду с водородным и гидроксидным показателями следующие обозначения:

Скнсл —концентрация кислоты,

с0сн —концентрация основания,

Ккясл —константа кислотной диссоциации,

^осн —константа основной диссоциации,

рскисл —показатель концентрации кислоты, т. е. отрицательный логарифм концентрации кислоты,

рс„сн —показатель концентрации основания, т. е. отрицательный логарифм концентрации основания,

НАп —кислота,

KtOH — основание. Вычисление [Н+], [ОН~], а следовательно, рН и рОН ведут по формулам, которые определяются характером и силой электролита.

Растворы сильных кислот

И + = СКИСл = СНАп

Концентрация ионов водорода равна общей концентрации кислоты, следовательно,

рН = -lg скисл = - lg сНА„=рскисл. Данные формулы применимы для сильных однопротонных кислот (HCI, НВг, HI, HN03, НСЮ4). Самой сильной кислотой является трифторметансульфокислота CF3SO3H. Серная кислота является сильной по первой ступени диссоциации:

h2so4^h++hso4

В более концентрированных растворах она не полностью дяс-социирована по второй ступени. Для аналитических концентраций можно считать, что она полностью диссоциирует по уравнению

h2S04-»2H++so^"

т. е. Н+ в 2 раза превышает общую концентрацию кислоты. Растворы сильных оснований

[ОН-]=сосв=скюн

Концентрация ОН -ионов равна концентрации основания, следовательно,

POH=-lgcocii=-lg [КЮН]=рсосв;

10-.4

1Н+]=-; РН=14-рОН.

[ОН"]

К числу сильных оснований, кроме NaOH, КОН, RbOH, CsOH, относится этилат натрия C2H5ONa и Ва(ОН)2. Концентрация ОН -ионов в растворах Ва(ОН)2 в 2 раза выше, чем общая концентрация щелочи. ОН "-ионы в Ва(ОН)2, как и у других сильных гидроксидов, прямо присутствуют в молекулах растворяемых оснований. В случае этилата натрия ОН "-ионы образуются за счет связывания основанием Н+-ионов. Эквивалентная масса C2H5ONa соответствует 1 моль ОН "-ионов. Указанные выше формулы неприменимы для концентрированных растворов и для сильно разбавленных растворов, когда с<10 моль/л.

Растворы слабых кислот. Для вычисления концентрации ионов Н+ и рН слабых кислот необходимо знать их общую концентрацию и константу диссоциации (Ккисп). Основное уравнение диссоциации таких кислот

НАп + Н20«±Н30+ + Ап" К слабым кислотам относятся HCN, H2S, Н2С03, Н3ВОэ, СН4СООН, НСЮ. Если степень диссоциации меньше 5%, то концентрацию ионов Н+ можно вычислить по формуле

а значение рН—по формуле

pH=V,ptf -V,lgc =-

* ' 2" кисл ' 2 в кисл 2

Растворы слабых оснований. Основное уравнение диссоциации слабых оснований по Бренстеду:

KtOH«=*Kt+ +ОН"

К слабым основаниям относятся NH4OH, Сл(ОЦ)2, Bi(OH)3, анилин, пиридин, метиламин. Для очень слабых оснований вычисления ОН" и рОН можно вести по формулам:

[OH-] = jK с ;

l J V осн осн*

рл: -igc

рОН= ^ °сн;

Copyright © 2007-2012 Zomber.Ru

Использование материалов сайта возможно при условии указания активной ссылки
Решить химию