Теоретические основы защиты окружающей среды. Ветошкин А.Г. - 31 стр.

      Константа диссоциации (равновесия) при заданной температуре есть ве-
личина постоянная.
      Для разбавленных растворов или для чистой воды активность можно за-
менить 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 ос-
тается 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 составляют
10-7 грамм-ионов на 1 л (г-ион/ л).
      Добавляя к чистой воде различные вещества, дающие при растворении
ионы Н+ или ОН-, можно нарушать равенство их концентраций, соблюдаемое
в чистой воде. Так, введение кислот увеличивает концентрацию водородных
ионов, которая становится большей, чем 10 г-ион/л. При добавлении щелочей
увеличивается концентрация гидроксильных ионов. Поскольку при этом
ионное произведение воды остается постоянным, то любое повышение кон-
центрации водородных ионов вызывает соответствующее уменьшение кон-
центрации гидроксильных ионов, и наоборот. Зная концентрацию водород-
ных ионов в растворе, можно определить концентрацию гидроксильного ио-
на или решить обратную задачу. Например, если в водном растворе концен-
трация [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 кон-
центрация гидроксильных групп не может быть равна нулю, поскольку KB
отлична от нуля.
      Таким образом, кислотность и щелочность водного раствора .можно вы-
разить концентрацией либо ионов Н+, либо ионов ОН-. Они в этом отноше-
нии равноценны. Условились использовать концентрацию водородных ио-
нов. 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).
      Однако применять в расчетах концентрации водородных ионов с отри-
цательными показателями степени неудобно, поэтому датский химик Сорен-
сен (1909 г.) ввел понятие водородного показателя рН (по-датски potenz - ма-
тематическая степень; Н - химический символ водорода).
      Водородный показатель - это десятичный логарифм концентрации во-
дородных ионов, взятый с обратным знаком. Тогда в нейтральной среде рН =
7, в кислой среде рН < 7, в щелочной - больше 7: чем меньше рН, тем больше
концентрация ионов Н+, т.е. выше кислотность среды. И наоборот, чем боль-
ше рН, тем меньше концентрация ионов Н+, т.е. выше щелочность среды.
      Понятие рН среды широко применяют в различных отраслях науки и
технологии (в аналитической химии, почвоведении, экологии, гидрометал-
лургии, очистке сточных вод, медицине и т.п.). В качестве практической зна-
чимости использования рН приведем его величины для некоторых растворов
                                      31