Характеристика кислотности растворов, понятие о рН и его определение
жүктеу/скачать 44.5 Kb.
|
Характеристика кислотности растворов, понятие о рН и его определение Молекулы воды в значительной мере склонны к образованию водородных связей, поэтому в воде существуют ассоциаты нескольких молекул, называемые кластерами. Тепловое движение молекул внутри кластера может ослабить в одной из них связь О–Н и разорвать ее. При таком разрыве происходит присоединение протона к молекуле воды за счет превращения водородной связи в донорно-акцепторную: 
При этом образуется ион оксония H3O+ и гидроксид-ион ОН–. Оксониевый ион и гидроксид-ион в ближней сфере гидратированы тремя молекулами воды и присутствуют в растворе в виде аквакомплексов [H3O(H2O)3]+, [OH(H2O)3]–. Реакция ионизации воды сопровождается переносом протона от одной молекулы воды к другой: 2H2O → H3O+ + OH–, или, упрощенно H2O→H+ + OH– Такие процессы называют процессами самоионизации или автопротолиза. Автопротолиз воды количественно характеризуется константой равновесия, величина которой была определена экспериментально и составляет 1,8 • 10–16 при 25 оС. 
В приведенном выше выражении знаменатель [H2O] представляет собой концентрацию недиссоциированных молекул воды. Если пренебречь незначительной долей молекул, распавшихся на ионы, концентрацию недиссоциированных молекул воды можно принять равной общей концентрации воды, которая составляет 55,56 моль/л. Тогда можно определить величину [H+][OH–] - это ионное произведение воды (при 25 оС) или константа автопротолиза Kw: Kw = Kc[H2O] = [H+][OH–] Kw = 1,8 • 10–16 • 55,56 ≈ 1 • 10–14 при 25 оС
Постоянное значение ионного произведения воды означает, что в любом водном растворе (нейтральном, кислом или щелочном) имеются оба вида ионов: Н+ и ОН–. При автопротолизе 1 моль воды образуется 1 моль ионов Н+ и 1 моль ионов ОН–. В отсутствии посторонних примесей:
pKw = – lg Kw = – lg 10–14 = 14. Концентрацию водородных и гидроксильных ионов датский биохимик С.П. Соренсен в 1909 г. предложил обозначить в виде водородного – рН (от potencio Hydrogenii - сила водорода) и гидроксильного рОН показателей. Водородный рН и гидроксильный рОН показатели – это отрицательные логарифмы концентрации водородных и гидроксильных ионов: рН = – lg [H+] pOH = – lg [OH-] pKw = pH + pOH = 14 Сумма водородного и гидроксильного показателей постоянна и равна pKw – отрицательному логарифму константы автопротолиза. Значение водородного и гидроксильного показателей легли в основу шкалы кислотности и основности, или шкалы рН и рОН.
Ионное произведение воды Kw зависит от следующих факторов. 1. От температуры. 2. От солевого фона – концентрационное влияние. Значение ионного произведения воды зависит от ионной силы раствора. Для определения величины pH существуют два основных метода: колориметрический и потенциометрический. Колориметрический метод основан на изменении окраски индикатора, добавленного к исследуемому раствору, в зависимости от величины pH. Этот метод недостаточно точен, требует введения солевых и температурных поправок, дает значительную погрешность при очень малой минерализации исследуемой воды (менее 30 мг/л) и при определении pH окрашенных и мутных вод. Метод нельзя применять для вод, содержащих сильные окислители или восстановители. Используется обычно в экспедиционных условиях и для ориентировочных определений. Потенциометрический метод намного точнее, лишен в значительной мере всех перечисленных недостатков, но требует оборудования лабораторий специальными приборами - pH-метрами. Потенциометрический метод основан на измерении ЭДС электродной системы, состоящей из индикаторного электрода и электрода сравнения. Электрод сравнения иногда называют вспомогательным электродом. Наибольшее практическое применение нашел стеклянный индикаторный электрод, который можно использовать в широком диапазоне pH и в присутствии окислителей. Кроме стеклянного электрода, для определения величины pH применяются также водородный, хингидронный, сурьмяный и другие электроды. Однако широкого распространения они не получили. жүктеу/скачать 44.5 Kb. Достарыңызбен бөлісу:
|
