Определение водородного показателя с помощью рН-метра.




Практическое занятие № 29

РН-метрия. Определение величины рН растворов на рН-метре

Ø Диссоциация воды.

Ø Характеристика кислотности растворов.

Ø Водородный показатель.

Ø Определение водородного показателя с помощью рН-метра.

 

Диссоциация воды.

Реакции, применяемые в аналитической химии, протекают, как правило, в водных растворах. Вода является одним их наименее диссоциированных веществ. Чистая вода очень плохо проводит электрический ток. Однако вода все же диссоциирует на водородные и гидроксидные ионы:

 

Н2О Н+ + ОН-

 

При комнатной температуре (22оС) в каждом литре воды лишь 1 ∙ 10-7 моля диссоциировано на ионы.

Для каждого слабого электролита мы можем написать выражение константы диссоциации. Для воды выражение константы диссоциации имеет вид:

 

 

Это выражение можно записать иначе:

 

 

Рассмотрим левую часть этого уравнения. Кдисс - постоянная величина при постоянной температуре. Концентрацию молекул воды Н2О мы можем считать практически постоянной, так как вода находится почти исключительно в виде недиссоциированных молекул Н2О. Следовательно, вся левая часть полученного уравнения является величиной постоянной. Таким образом:

const =

 

Произведение концентрации ионов Н+ и ОН- в воде и водных растворах является постоянной величиной при постоянной температуре. Эта величина называется ионным произведением воды и обозначается Кω:

 

Кω =

 

При 22оС в воде и водных растворах Кω = 1 ∙ 10-14.

 

 

Характеристика кислотности растворов.

Из уравнения диссоциации воды

Н2О Н+ + ОН-

 

видно, что в чистой воде концентрации Н+ и ОН- равны. Но известно, что в чистой воде = 1 ∙ 10-14, отсюда

 

 

Чистая вода имеет нейтральную реакцию. Таким образом, растворы, в которых концентрация ионов водорода равна 10-7 моль/л, называются нейтральными растворами. В нейтральных растворах .

Если к чистой воде прибавить какой-либо кислоты, концентрация ионов водорода повышается и становится больше, чем , а концентрация ионов ОН- уменьшается. Следовательно, в кислых растворах концентрация ионов водорода больше, чем моль/л: > , а < , т.е. > .

Если прибавить в чистую воду немного щелочи, то повысится концентрация ионов ОН- и соответственно уменьшится концентрация ионов Н+. Следовательно, в щелочных растворах концентрация ионов водорода меньше, чем моль/л: < , а > , т.е. < .

Из сказанного следует, что реакцию любого раствора можно охарактеризовать количественно, указав, какова в нем концентрация ионов Н+:

а) нейтральный раствор = моль/л;

б) кислый раствор > моль/л;

в) щелочной раствор < моль/л.

 

Зная концентрацию водородных ионов, можно вычислить концентрацию ионов ОН-, и наоборот.

 

 

Водородный показатель.

Применение чисел с отрицательными показателями неудобно. Поэтому для характеристики степени кислотности растворов стали применять вместо истинных концентраций водородных и гидроксидных ионов их логарифмы, взятые с обратным знаком. Эти величины называют ионными показателями и обозначают буквой р.

Таким образом, водородный показатель

рН = - lg

 

Гидроксидный показатель

рОН = - lg

 

Ионное произведение воды Кω равно 10-14:

 

= 10-14

 

Прологарифмуем это выражение:

lg + lg = -14

 

Возьмем все величины с обратным знаком:

 

- lg + (- lg ) = 14, или рН + рОН = 14

 

С помощью последнего уравнения, зная рН, можно легко рассчитать рОН, и наоборот. Например, в растворе рН = 5, тогда рОН = 14 - 5 = 9.

Кислотность растворов можно охарактеризовать количественно через величину рН:

нейтральный раствор - рН = 7;

кислый раствор - рН < 7;

щелочной раствор - рН > 7.

Ясно, что кислотность раствора растет с уменьшение рН, а щелочность возрастает с увеличением величины рН.

Зная рН растворов, можно сравнить их кислотность. Например: при рН 3 раствор имеет более кислую реакцию, чем при рН 5. В первом случае = 1 ∙ 10-3, а во втором случае - 1 ∙ 10-5, т.е. в 100 раз меньше, чем в первом. При рН 11 реакция раствора более щелочная, чем при рН 9. В первом растворе рОН = 14 - 11 = 3 и = 10-3, а во втором растворе рОН = 14 - 9 = 5 и = 10-5. Следовательно, концентрация гидроксид-ионов в первом случае в 100 раз больше, чем во втором, и раствор более щелочной.

Для течения различных химических, биологических и других процессов концентрации водородных ионов имеет большое значение. Так, концентрация водородных ионов крови человека и животных имеет постоянное значение, рН крови здорового человека лишь незначительно колеблется около величины 7,35.

 

 

Определение водородного показателя с помощью рН-метра.

Для измерения рН установить кнопкой ВЫБОР единицы измерения «рН».

Промыть электроды дистиллированной водой и погрузить в измеряемый раствор. После установления стабильных показаний можно считать результат измерения с дисплея.

Время установления стабильных показаний, как правило, не превышает 3 мин. При измерениях рН сильнокислых и сильнощелочных растворов при температурах близких к 0 оС, время установления показаний может возрасти до 10 мин.



Поделиться:




Поиск по сайту

©2015-2024 poisk-ru.ru
Все права принадлежать их авторам. Данный сайт не претендует на авторства, а предоставляет бесплатное использование.
Дата создания страницы: 2018-01-08 Нарушение авторских прав и Нарушение персональных данных


Поиск по сайту: