Водородный показатель рН. Гидроксильный показатель рОН

Поможем в ✍️ написании учебной работы

Имя

Поможем с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой

Нажимая кнопку "Продолжить", я принимаю политику конфиденциальности

Вода – очень слабый электролит, диссоциирует на ионы в очень малой степени:

С учетом гидратации протона:

При расчетах для простоты вместо иона гидроксония Н₃О⁺ пишут протон Н⁺.

Запишем выражение для константы диссоциации воды:

Молярная концентрация воды – постоянная величина:

K _Д [H ₂ O] = [H ⁺][OH ^–] ;

[H ⁺][OH ^–] = 10^–14 = – ионное произведение воды.

Такое соотношение между произведением концентраций ионов Н⁺ и ОН^– существует в любом растворе: и в растворе кислоты, и в растворе щелочи, а не только в воде.

В чистой воде [H ⁺] = [OH ^–] =

Эта величина очень мала. Отсюда следует, что из 10 млн. молекул Н₂О диссоциирует на ионы только одна молекула.

Проводить расчеты с такими малыми величинами неудобно, поэтому Зëренсен в 1909г. предложил заменить их логарифмическими обозначениями, ввел понятия водородный показатель рН и гидроксильный показатель рОН:

рН = – lg[H ⁺] или рН =

pOH = – lg[OH ^–] или рОН =

Т.к. [H ⁺][OH ^–] = 10^–14 , то в любом растворе при 25⁰С рН + рОН = 14.

Все эти обозначения приводят к так называемой шкале pH.

В нейтральной среде: [H ⁺] = [OH ^–] = 10^–7 , pH = – lg 10^–7 = 7.

В кислой среде: [H ⁺] > [OH ^–] ; [H ⁺] > 10^–7, pH < 7.

В щелочной среде: [H ⁺] < [OH ^–] ; [H ⁺] < 10^–7, pH > 7.

[H ⁺]моль/л

рН – очень важный показатель постоянства внутренних сред организма человека.

В норме рН крови и спинномозговой жидкости 7,36 – 7,44

Желудочного сока около 0,9

Слюны 6,8

Сока поджелудочной железы 7,5 – 8,0

Желчи в пузыре 5,4 – 6,9

Мочи 4,8 – 7,5

При расчете рН растворов кислот сначала рассчитывают концентрацию ионов водорода по формуле:

[Н⁺] = α · С(¹/_z) кислоты,

где α – степень электролитической диссоциации кислоты, выраженная в долях единицы,

С(¹/_z) кислоты – молярная концентрация эквивалента раствора кислоты.

Далее рассчитывают рН.

При расчете рН растворов щелочей сначала рассчитывают концентрацию гидроксид-ионов по формуле:

[ОН^–]= α · С(¹/_z) щелочи,

где α – степень электролитической диссоциации щелочи, выраженная в долях единицы,

С(¹/_z) щелочи – молярная концентрация эквивалента раствора щелочи.

Затем рассчитывают рОН и далее рН.

Пример 1. Рассчитайте нормальную концентрацию раствора соляной кислоты, если рН этого раствора равен 4.

Решение.

[Н⁺] = 10^–рН = 10^–4 моль/л; [Н⁺] = α · С(¹/_z) кислоты,

α = 1, .

Ответ: 10^-4моль/л.

Пример 2. Рассчитайте рН 0,01н раствора новокаина, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 1%.

Решение.

α = 1% = 0,01; [ОН^–]= α ∙ С(¹/_z) основания = 0,01 ∙ 0,01 = 10^-4 моль/л;

рОН = – lg [ОН^–] = – lg 10^-4 = 4; рН = 14 – 4 = 10.

Ответ: 10.

Пример 3. Рассчитайте нормальную концентрацию раствора слабой щелочи, если рН этого раствора равен 11, а степень электролитической диссоциации равна 10%.

Решение.

рОН = 14 – рН = 14 – 11 = 3. [ОН^–] = 10^-рОН = 10^-3 моль/л

[ОН^–]= α ∙ С(¹/_z) щелочи; α = 10% = 0,1

Ответ: 10^-2 моль/л.

Пример 4. Концентрация ионов водорода Н⁺ в растворе равна 4•10^-4 моль/л. Вычислить рН и рОН.

Решение.

1) Вычисляем рН раствора:

рН = – lg [Н⁺] = – lg (4•10^-4) = – (lg 4 – 4 lg 10) = – 0,60 + 4,00 = 3,40

2) Определяем рОН по формуле рН + рОН = 14:

рОН = 14 – 3,40 = 10,60.

Ответ: рН=3,4 и рОН=10,6.

Контрольные вопросы и задания

1. Что такое ионизация воды? Запишите ионное произведение воды.

2. Что такое водородный показатель – рН; рОН растворов сильных кислот и оснований?

3. Как рассчитать рН растворов слабых кислот, оснований?

Основная литература:

1. Жолнин А.В. Общая химия [Текст] / А.В. Жолнин. - ГЭОТАР – Медиа, 2012. – 92 – 107 c.

Дополнительная литература:

1. Пузаков, С.А. Общая химия [Текст] / Пузаков С.А., Попков В.А – М.: 2010 г. – 575 – 577 с.

2. Ахметов Н.С. Общая и неорганическая химия [Текст] / Ахметов Н.С. – М.: Химия, 2009 г., 208 – 209 с.

3. Общая химия. Теоретический курс. [Текст]: учебно-методическое пособие для студентов 1 курса фармацевтического факультета / под ред. Г.М. Зубаревой. – Тверь: : Ред.-издат. центр Твер. гос. мед. унив., 2017 г. – 50 – 52 с.

Задания для самостоятельного решения

1. Рассчитайте рН 0,01 н раствора азотной кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 100 %.

Ответ: 2

2. Найдите рН 0,1 н раствора уксусной кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 1%.

Ответ: 3

3. Чему равны рН и рОН 0,001 н раствора сильной кислоты, если a= 1?

Ответ: рН = 3; рОН = 11.

4. Рассчитайте рН 0,1 н раствора салициловой кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 10%.

Ответ:2

5. Рассчитайте рН 0,01 н раствора сульфаниловой кислоты, если степень электролитической диссоциации равна 10 %.

Ответ: 3

6. Чему равен pH 0,01 н раствора NaOH, если α = 1?

Ответ: 1 2

7. Рассчитайте рН 0,0001 н раствора гидроксида калия, если степень электролитической диссоциации равна 100%.

Ответ: 10

8. Чему равен рН 0,01 н раствора слабой щелочи, если α = 10% ?

Ответ: 11

9. Рассчитайте рН 0,001 н раствора гидроксида аммония, если степень электролитической диссоциации равна 10%.

Ответ: 10

10. Рассчитайте рН 0,01 н раствора новокаина, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 1%.

Ответ: 10

11. Рассчитайте рН 0,01 н раствора веронала, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 0,1%.

Ответ: 9

12. Рассчитайте рН 0,001 н раствора уротропина, проявляющего слабые основные свойства, если степень электролитической диссоциации равна 0,1%.

Ответ: 8

13. К 99 мл воды добавили 1 мл 0,1 н раствора HCl. Как изменилось значение рН ?

Ответ: 7 - 3

14. К 99 мл воды добавлен 1 мл 0,1 н раствора NаОН. Как изменилось значение рН ?

Ответ: 7 - 11

15. рН морской воды равен 8. Рассчитайте концентрацию гидроксид-ионов в моль/л.

Ответ: 10^-6

16. рН желудочного сока равен 1. Найдите активную кислотность и концентрацию гидроксид-ионов в моль/л.

Ответ: 10^-1; 10^-13

17. рН томатного сока равен 4. Рассчитайте активную кислотность в моль/л.

Ответ: 10^–4

18. рН дистиллированной воды при контакте с воздухом, откуда она поглощает углекислый газ, равен 6. Рассчитайте концентрацию гидроксид–ионов в моль/л.

Ответ: 10^–8

19. pH=2. Чему равны , и рОН ? Какова среда раствора?