Измерение рн растворов потенциометрическим методом. Потенциометрическое титрование

Водородным показателем (рН) называется число, определяемое следующим образом

(6.1),

где а (Н⁺) – активность ионов водорода, моль/л. В разбавленных растворах активность можно считать равной концентрации, и тогда водородный показатель определяется как

(6.2),

где [Н⁺] – концентрация ионов водорода в растворе, моль/л.

Например, если концентрация ионов водорода [Н⁺]= 0,0001 моль/л, то рН = –lg0,0001 = –lg10^–4 = 4. Наоборот, если рН = 6,4, тогда [Н⁺]= 10^–6,4= 3,98∙10^–7 моль/л.

Вода является слабым электролитом, т.е. незначительно диссоциирует на ионы по уравнению

2Н₂О «ОН^– + Н₃О⁺ или упрощенно Н₂О «ОН^– + Н⁺

Диссоциация воды называется автопротолизом. Константа равновесия, характеризующая равновесие, называется константой автопротолиза:

(6.3).

Экспериментально установлено, что при температуре 25ºС (298К) константа автопротолиза воды равна 1,8∙10^–16 моль/л. При такой малой величине К_а(Н₂О) активности ионов водорода и гидроксид-ионов можно считать равными концентрациям, а концентрацию недиссоциированной воды постоянной и равной 55,56 моль/л ([Н₂О]= n (Н₂О)/V(Н₂О) моль/л или 1000 г/18 г/моль = 55, 56 моль/л).

Отсюда [Н⁺]∙[OH^–] = K_а(Н₂О) ∙ [Н₂О] = 1,8∙10^–16∙ 55,56 =10^–14.

Произведение К_w = [Н⁺]∙[OH^–] называется ионным произведением воды. При 25ºС (298К)

(6.4).

В нейтральном растворе концентрации ионов водорода и гидроксид-ионов равны и [Н⁺] = [OH^–] = 10^–7 моль/л. В таком растворе рН = – lg [Н⁺] = – lg10^–7 = 7.

В растворе, где концентрация ионов водорода выше, чем концентрация гидроксид-ионов [Н⁺] > [OH^–], и [Н⁺] > 10^–7 моль/л, т.е. в кислой среде pH < 7.

Соответственно в щелочной среде pH > 7.