Ионное произведение воды. Буферные растворы, их состав, расчет рН

Соотношение между количеством ионов [ ] и [ ] определяет характер среды:

[] = = [ ] — нейтральная среда;

[] > > [ ] — кислая среда;

[] < < [ ] — щелочная среда.

Водородный показатель рН — это отрицательный десятичный логарифм концентрации ионов водорода рН = - lg[ ]. Аналогично рOН = - lg[ ]. Логарифмируя ионное произведение воды, получаем pH + pOH = 14. Пример:

Если [ ] = M, то рН = 2, а [ ]= M

Величина рН характеризует реакцию среды:

• рН = 7 нейтральная среда;

• рН < 7 кислая среда;

• рН > 7 щелочная среда.

рН раствора можно определить с помощью индикаторов (лакмуса, фенолфталеина., метилоранжа и др.), универсальной индикаторной бумаги или с помощью рН-метра. Индикатор меняет свою окраску в зависимости от рН раствора в определенном интервале рН: метилоранж в области рН=3,1-4,4; лакмус при рН=5,0-8,0; фенолфталеин в пределах рН=8,0-10,0.

Индикатор — это обычно малодиссоциированная кислота или основание, имеющие в нейтральных и ионных формах разные окраски. Так например, лакмус НА — красный, а его анион А- — синий.

Буферные растворы (англ. buffer, от buff — смягчать удар)

Растворы с определённой устойчивой концентрацией водородных ионов; смесь слабой кислоты и её соли (например, и ) или слабого основания и его соли (например, и ). Величина pH буферного раствора мало изменяется при добавлении небольших количеств сильной кислоты или щёлочи, при разбавлении или концентрировании.

Буферные растворы широко используют в различных химических исследованиях.

Получение буферных растворов:

• Смешиванием растворов слабой кислоты и её соли или слабого основания и его соли.

• Неполной нейтрализацией раствора слабой кислоты раствором щёлочи или раствора слабого основания раствором сильной кислоты.

Буферный раствор сохраняет буферные свойства в диапазоне pН (pOH): pKa – 1 < pH < pKa + 1 или pKb – 1 < pOH < pKb.