Ионное произведение воды. Водородный показатель. Индикаторы

• Вода − очень слабый электролит. Константа равновесия процесса ${\text{H}}_2\mathrm{О}\leftrightarrow {\text{H}}^{+}+{\text{OH}}^{-},$ при $25 °\mathrm{С}$ 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.

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

• 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 $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]>\left[{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\right],\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]>{10}^{-7}$ моль/л.

  • В щелочной среде $\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]<\left[{\mathrm{O}\mathrm{H}}^{-}\right],\left[{\mathrm{H}}^{+}\right]<{10}^{-7}$ моль/л.

• Водородный показатель $\text{pH}=-\lg \left[{\text{H}}^{+}\right].$

• В кислой среде $\text{pH}\text{＜}7,$в щелочной − $\text{pH}\text{＞}7$; в нейтральной − $\text{pH}=7.$

• Определить реакцию среды можно с помощью цветных кислотно-основных индикаторов − слабых органических кислот или оснований, которые изменяют свою окраску в зависимости от $\text{pH}$ среды.