Водородный показатель рН. Общие сведения. Водородный показатель рН – показатель степени щелочности или кислотности воды. От величины рН во многом зависит качество воды в плавательных бассейнах. Степень кислотности или щелочности воды определяется соотношением концентраций водородных Н+ и гидроксильных ОН- ионов. Ионы водорода обусловливают кислотные свойства растворов, а гидроксид-ионы – щелочные.Тщательно очищенная от посторонних примесей вода обладает определенной, хотя и незначительной, электрической проводимостью, заметно возрастающей с повышением температуры. Наличие электрической проводимости может быть объяснено только тем, что молекулы воды, частично распадаются (диссоциируют) на ионы, т.е. Н2О является слабым электролитом. Процесс диссоциации может быть записан уравнением Н2О Û Н+ + ОН-Диссоциация воды характеризуется константой диссоциации «К»: [ Н+ ] [ ОН- ] К = 1,8 х 10-16, (1) [ Н2О ] где [ Н+ ] - концентрация ионов водорода в воде; [ ОН- ] - концентрация гидроксильных ионов в воде; [ Н2О ] - концентрация молекул воды. Учитывая, что при комнатной температуре на ионы диссоциирует лишь одна из примерно 108 молекул воды, концентрацию нераспавшихся молекул воды можно считать равной общей концентрации молекул воды. Концентрацию молекул можно рассчитать, разделив массу 1 л воды (1000 г) на массу ее моля* (18 г): 1000/18 = 55,5 моль/л. *Примечание. Зная атомные массы элементов, входящих в состав воды (см. периодическую таблицу Д.И. Менделеева), рассчитаем массу 1 моля Н2О:2 х 1 + 16 = 18 г. Перенеся [ Н2О ] в левую часть уравнения (1), получим К [ Н2О ] = [ Н+ ] [ ОН- ] Подставив численные значения «К» и [ Н2О ], получим [ Н+ ] [ ОН- ] = 55,5 х 1,8 х 10-16 = 1 х 10-14 Таким образом, как бы не менялись концентрации [ Н+ ] и [ ОН- ] при постоянной температуре, их произведение всегда будет постоянной величиной. При равенстве концентраций ионов Н+ и ОН - в чистой воде (без примесей) при t = 250 С концентрация каждого из этих ионов составляет: [ Н+ ] = [ ОН- ] = 1 х 10-7 моль/л. В этом случае раствор нейтральный. Если концентрация Н+ - ионов больше 1 х 10-7, реакция раствора кислая. Наоборот, при увеличении концентрации ОН - ионов содержание Н+ - ионов становится меньше 1 х 10-7, и раствор приобретает щелочную реакцию. Так как между концентрациями [ Н+ ] и [ ОН- ] существует обратная зависимость, то реакция среды характеризуется обычно концентрацией Н+ - ионов. Чтобы не оперировать с дробными числами, вместо концентрации Н+ -ионов пользуются ее отрицательным логарифмом – водородным показателем рН (где р – символ отрицательного логарифма). рН = - lg [ Н+ ] Отсюда растворы с рН = 7 имеют нейтральную реакцию, при рН > 7 – щелочную и при рН < 7 – кислую. Очень часто показатель рН путают с такими параметрами, как кислотность и щелочность воды. Важно понимать разницу между ними. рН отражает степень кислотности или щелочности среды, в то время как кислотность и щелочность характеризуют количественное содержание в воде веществ, способных нейтрализовать соответственно щелочи и кислоты. В зависимости от уровня рН можно условно разделить воды на несколько групп: | | Величина рН | | сильнокислые воды | < 3 | | кислые воды | 3 - 5 | | слабокислые воды | 5 - 6.5 | | нейтральные воды | 6.5 - 7.5 | | слабощелочные воды | 7.5 - 8.5 | | щелочные воды | 8.5 - 9.5 | | сильнощелочные воды | > 9.5 |
|
|
|