Константа ионизации воды.
Применим закон действующих масс к самоионизации воды:
Н2О = Н+ + ОН-
Константа ионизации воды
К298 = [Н+] [ОН-] / [Н2О] = 1,8 *10-16
Как видно из выражения константы ионизации, вода в обычных условиях ионизирована крайне мало. Поэтому можно считать, что концентрация воды - величина постоянная; она равна 1000г/л / 18г/моль = 55,56 моль/л. Уравнение для константы ионизации воды можно записать следующим образом:
К [Н2О] = [Н+] [ОН-]
Следовательно, и произведение К [Н2О] для данной температуры постоянно: К [Н2О] = 1,8 * 10-16 * 55,56 = 10-14. Обозначим произведение К[Н2О] = Кw. Следовательно, Кw = [Н+] [ОH-] = 10-14.
Величина Kw называется ионным произведением воды и является постоянной не только для чистой воды, но и для разбавленных водных растворов любых веществ. С повышением температуры К увеличивается, с понижением - уменьшается. Однако для расчетов, относящихся к комнатной температуре, можно во всех случаях принимать Кw = 10-14.
Ионное произведение воды - весьма важная величина, так как позволяет для любого водного раствора найти концентрацию Н+ при известной концентрации ОН-, и наоборот. Для чистой воды концентрация ионов Н+ равна концентрации ОН-, т.е. среда нейтральная: [Н+] = [ОН-]= ¶Кw = 10-7 моль/л.
Если концентрация ионов Н+ выше 10-7 моль/л, а концентрация ОН- ионов ниже этой величины, то раствор будет кислым. Наоборот, щелочной раствор соответствует концентрации ионов ОН- выше 10-7 моль/л при концентрации ионов Н+ ниже этой величины.
Количественное обозначение реакции среды можно упростить, если принять за основу так называемый водородный показатель рН, определяемый как десятичный логарифм концентрации водородных ионов, взятый с обратным знаком: рН = -lg [Н+]. Тогда
Нейтральная среда ................рН = 7
Кислая среда ..........................рН < 7
Щелочная среда .....................рН > 7
Практически реакцию среды удобно определять с помощью индикаторов - веществ, меняющих свой цвет в зависимости от относительной концентрации ионов Н+ и ОН-