Ионное произведение воды. Водородный показатель. Индикаторы

• Вода − очень слабый электролит. Константа равновесия процесса Н₂О ↔ Н⁺ + ОН⁻, при 25 ºС равна $𝐾=\frac{\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]\cdot {\left[\mathrm{O}\mathrm{H}\right]}^{-}}{{\mathrm{H}}_2\mathrm{O}}=\mathrm{5,5}\text{⋅}{10}^{-13}.$

  Число молей воды в 1 л равно

1000 : M (Н₂О) = 1000 г : 18 г/моль ≈ 55,5 моль.

${𝐾}_{\mathrm{W}}=$ $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]\cdot \left[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}\right]=\mathrm{5,5}\text{⋅}{10}^{-13}\cdot \mathrm{55,5}\approx \mathrm{1,0}\text{⋅}{10}^{-14}$.

• Константа ${𝐾}_{\mathrm{W}}=$ $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]\cdot \left[\mathrm{O}{\mathrm{H}}^{-}\right]$называется ионным произведением воды.

  • В нейтральной среде $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]=\left[{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\right]=\sqrt{{10}^{-14}}={10}^{-7}$ моль/л.

  • В кислой среде [H⁺] ＞ [OH⁻], [H⁺] ＞ 10⁻⁷ моль/л.
  • В щелочной среде [H⁺] ＜ [OH⁻], [H⁺] ＜ 10⁻⁷ моль/л.
• Водородный показатель pH = −lg [H⁺]; в кислой среде pH ＜ 7, в щелочной среде pH ＞ 7; в нейтральной среде pH = 7.
• Определить реакцию среды можно с помощью цветных кислотно-основных индикаторов − слабых органических кислот или оснований, которые изменяют свою окраску в зависимости от pH среды.