Состояние динамического равновесия электрической диссоциации воды можно представить уравнением:
Н2О = Н+ + ОН-
Согласно этому, вода является типичным амфотерным соединением, т.к. при её диссоциации образуются ионы водорода – носители кислотных свойств и ионы гидроксида – носители щелочных свойств. Как видно из уравнения, концентрация Н+ = концентрации ОН-. Но в растворах кислот, щелочей, солей концентрации могут изменяться:
а) в нейтральных растворах [H+] = [OH-]
б) в кислых растворах [H+]> [OH-]
в) в щелочных растворах [H+] <[OH-]
Произведение концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов называется ионным произведением воды. Опытным путем установлено, что
[H+] · [OH-] » 10-14 и обозначается 
Кислотные и щелочные свойства водных растворов характеризуются с количественной стороны величиной концентрации ионов водорода или гидроксид-ионов.
В чистой воде и нейтральных водных растворах концентрации ионов равны, и поэтому: [H+] = [OH-] =10-7 моль/л
в кислой среде: [H+]> 10-7 моль/л, а [OH-] <10-7
в щелочной среде: [H+] <10-7 моль/л, а [OH-]> 10-7
10-7=0,0000001
Обычно вместо величины [H+] применяют отрицательный десятичный логарифм этой величины, называемый показателем водородных ионов или водородным показателем рН, отрицательный десятичный логарифм [OH-] называется показателем гидроксид-ионов рОН (гидроксидный показатель)
рН = - 
- 
Следовательно,
в нейтральном растворе рН = рОН = 7
в кислой среде рН <рОН; рН <7
в щелочном растворе рН> рОН; рН> 7
Для определения среды водных растворов кислот, солей и оснований необходимо усвоить шкалу рН.
Если в анализируемом растворе рН = 5, то среда будет кислая, т.к. 5<7.
Если в анализируемом растворе рН = 13, то среда будет щелочная, т.к. 13>7.
|
|
рН + рОН = 14
Следовательно, если в растворе рН = 4, то рОН = 14 - 4 = 10
Для определения рН растворов используют:
1) индикаторы. Индикаторы реагируют на среду раствора, окрашиваясь при этом в определенные ему цвета. Наиболее распространенными индикаторами являются:
· метиловый оранжевый (красный – желтый)
· лакмус (красный – синий)
· фенолфталеин (бесцветный – красный)
· универсальный (универсальная индикаторная бумага) представляет собой полоску желтого цвета. При опускании её в раствор, она окрашивается в цвет, соответствующий среде раствора и определяемый по шкале.
| 2,0 | Красно-розовая |
| 3,0 | Красно-оранжевая |
| 4,0 | Оранжевая |
| 5,0 | Желто-оранжевая |
| 6,0 | Лимонно-желтая |
| 7,0 | Желто-зеленая |
| 8,0 | Зеленая |
| 9,0 | Сине-зеленая |
| 10,0 | Фиолетовая |
2) лабораторные рН-метры (потенциометры). Это оборудование физико-химических методов анализа.
Буферные растворы
При выполнении анализа часто возникает необходимость провести реакцию при определенном значении рН раствора, в этом случае используют буферные растворы.
Буферные растворы (или буферные системы) –это растворы, способные сохранять приблизительно постоянное значение рН при добавлении к ним небольших количеств сильных кислот или сильных оснований.
Рассмотрим два типа буферных растворов: растворы, содержащие слабую кислоту и ее соль, и растворы, содержащие слабое основание и его соль.
1. Буферный раствор, содержащий слабую кислоту и ее соль
Ацетатный буферный раствор-содержит слабую уксусную кислоты и ее соль ацетат натрия
CH3COOH+CH3COONa
|
|
рН=4,74
2. Буферный раствор, содержащий слабое основание и его соль
Аммиачный буферный раствор- водный раствор аммиака (слабое основание) и хлорид аммония (сильный электролит)
NH4OH+NH4Cl
рН=9,2