1.3.4. Ионное произведение воды

Чистая вода очень плохо проводит электрический ток, но все же обладает измеримой электрической проводимостью, которая объясняется небольшой диссоциацией воды на ионы водорода и гидроксид-ионы.

Н₂О  Н⁺ + ОН^-

По величине электрической проводимости чистой воды можно вычислить концентрацию ионов водорода и гидроксид-ионов в воде. При 25^оС она равна 10^-7 моль/л.

Уравнение для константы диссоциации выглядит так:

Кд =

Это уравнение можно написать следующим образом:

[Н⁺] [ОН^-]= К [Н₂О].

К-константа диссоциации воды, которая равна 1,8 10^-16.

Величина [Н2О] есть количество грамм/молей недиссоциированной воды в литре (вес одного литра воды 1000 г.), т.е. 1000 г / 18 г/моль и содержит 55,5 молей. Представляя эту величину, получим, так называемое, ионное произведение воды:

[H⁺] * [OH^-] = [Н₂О] * 1.8 * 10^-16 = 55,5 * 1.8 * 10^-16 = 10^-14.

Из одной диссоциирующей молекулы воды получается равное число [H⁺] и [OH^-], поэтому [H⁺] = [OH^-], а, следовательно, в химически чистой воде:

[H⁺] = [OH^-] = 10^-7 г-моль/л.

При этой концентрации Н⁺ реакция будет строго нейтральна. Обычно эту величину относят к условиям равновесия при 18 С.

В целях удобства обозначения, по предложению Серенсена, принято концентрацию Н⁺ выражать через ее степенной показатель, взятый с обратным знаком, обозначая ее в этом случае через символ рН. Следовательно:

рН = - lg[Н⁺].

Аналогично:

рОН= - lg[ОН^-].

Итак, нейтральная реакция будет при рН = 7,0. При большем рН (меньшей концентрации Н⁺) эта реакция будет щелочная, и наоборот, при более низком рН (большей концентрации Н⁺) реакция будет кислая. рН природных вод обычно варьируется в пределах 6,5 – 8,5, что соответствует нормативным значениям на питьевую воду.