Процессы инженерной защиты окружающей среды (теоретические основы). Ветошкин А.Г. - 38 стр.

UptoLike

ВУЗ: 

ПГУ | Пенза

Составители: 

Рубрика: 

38
При этом мольные (нормальные) концентрации ионов Н
+
и ОН
-
в воде
равны друг другу.
В более общем случае равновесие между исходными и конечными
продуктами химического взаимодействия характеризуется константой
равновесия. Применительно к диссоциации раствора константа равновесия
называется константой диссоциации K
D
, которая выражается через актив-
ность а:
K
D
= a
H+
.
a
OH-
/a
H2O
. (1.20)
Константа диссоциации (равновесия) при заданной температуре есть
величина постоянная.
Для разбавленных растворов или для чистой воды активность можно
заменить концентрациями:
K
D
= C
H+
.
C
OH-
/C
H 2O
. (1.21)
Так как степень диссоциации воды (концентрация ионов Н
+
,
ОН
-
очень
мала, то активность (концентрация) недиссоциированных молекул в ней
остается практически постоянной. Следовательно, можно записать:
C
H+
.
C
OH-
= K
B
, (1.22)
где постоянная K
B
= K
D
.
С
H2O
= K
D
, так как С
H2O
чистой воды = 1.
Постоянная K
B
называется ионным произведением воды. Вычислено,
что при 22°С оно равно 10, т.е. концентрации ионов Н
+
и ОН
-
в воде со-
ставляют 10
-7
грамм-ионов на 1 л (г-ион/ л).
Добавляя к чистой воде различные вещества, дающие при растворе-
нии ионы Н
+
или ОН
-
, можно нарушать равенство их концентраций, со-
блюдаемое в чистой воде. Так, введение кислот увеличивает концентрацию
водородных ионов, которая становится большей, чем 10 г-ион/л. При до-
бавлении щелочей увеличивается концентрация гидроксильных ионов. По-
скольку при этом ионное произведение воды остается постоянным, то лю-
бое повышение концентрации водородных ионов вызывает соответствую
-
щее уменьшение концентрации гидроксильных ионов, и наоборот. Зная
концентрацию водородных ионов в растворе, можно определить концен-
трацию гидроксильного иона или решить обратную задачу. Например, ес-
ли в водном растворе концентрация [Н
+
] равна 10 г-ион/л, то [ОН'] =
K
B
/[H
+
] = 10
-14
/10
-3
= 10
-11
г-ион/л. Однако в любом водном растворе ни
концентрация ионов водорода, ни концентрация гидроксильных групп не
может быть равна нулю, поскольку K
B
отлична от нуля.
Таким образом, кислотность и щелочность водного раствора .можно
выразить концентрацией либо ионов Н
+
, либо ионов ОН
-
. Они в этом от-
ношении равноценны. Условились использовать концентрацию водород-
ных ионов. Тогда для нейтрального раствора [Н
+
] = 10
-7
, для кислого
[Н
+
]>10
-7
и для щелочного [Н
+
]<10
-7
г-ион/л (квадратные скобки означают
концентрацию). 
     При этом мольные (нормальные) концентрации ионов Н+ и ОН- в воде
равны друг другу.
     В более общем случае равновесие между исходными и конечными
продуктами химического взаимодействия характеризуется константой
равновесия. Применительно к диссоциации раствора константа равновесия
называется константой диссоциации KD, которая выражается через актив-
ность а:
           KD = aH+.aOH-/aH2O.                           (1.20)
     Константа диссоциации (равновесия) при заданной температуре есть
величина постоянная.
     Для разбавленных растворов или для чистой воды активность можно
заменить концентрациями:
           KD = CH+.COH-/CH 2O.                          (1.21)
     Так как степень диссоциации воды (концентрация ионов Н+, ОН- очень
мала, то активность (концентрация) недиссоциированных молекул в ней
остается практически постоянной. Следовательно, можно записать:
           C H+.COH- = KB,                               (1.22)
                        .
где постоянная KB = KD СH2O = KD, так как СH2O чистой воды = 1.
     Постоянная KB называется ионным произведением воды. Вычислено,
что при 22°С оно равно 10, т.е. концентрации ионов Н+ и ОН- в воде со-
ставляют 10-7 грамм-ионов на 1 л (г-ион/ л).
     Добавляя к чистой воде различные вещества, дающие при растворе-
нии ионы Н+ или ОН-, можно нарушать равенство их концентраций, со-
блюдаемое в чистой воде. Так, введение кислот увеличивает концентрацию
водородных ионов, которая становится большей, чем 10 г-ион/л. При до-
бавлении щелочей увеличивается концентрация гидроксильных ионов. По-
скольку при этом ионное произведение воды остается постоянным, то лю-
бое повышение концентрации водородных ионов вызывает соответствую-
щее уменьшение концентрации гидроксильных ионов, и наоборот. Зная
концентрацию водородных ионов в растворе, можно определить концен-
трацию гидроксильного иона или решить обратную задачу. Например, ес-
ли в водном растворе концентрация [Н+] равна 10 г-ион/л, то [ОН'] =
KB/[H+] = 10-14/10-3 = 10-11 г-ион/л. Однако в любом водном растворе ни
концентрация ионов водорода, ни концентрация гидроксильных групп не
может быть равна нулю, поскольку KB отлична от нуля.
     Таким образом, кислотность и щелочность водного раствора .можно
выразить концентрацией либо ионов Н+, либо ионов ОН-. Они в этом от-
ношении равноценны. Условились использовать концентрацию водород-
ных ионов. Тогда для нейтрального раствора [Н+] = 10-7, для кислого
[Н+]>10-7 и для щелочного [Н+]<10-7 г-ион/л (квадратные скобки означают
концентрацию).

                                  38

Страницы