8. Водородный показатель

Химически чистая вода обладает незначительной степенью диссоциации, согласно уравнению H₂ОН⁺ + ОН^-. Следовательно, здесь действительно соотношение k = , где выражения в квадратных скобках означают молярную концентрацию соответствующих продуктов (т. е. число молей в литре). Так как электролитическая диссоциация воды весьма незначительна, то [Н₂О] можно считать постоянной величиной; следовательно, [Н₂О] = к|. Подставив это выражение в первоначальное уравнение, получим k' = , откуда [Н⁺] * [ОН^-] = к', к" = к' * к" = К. К является конечной константой, величина которой зависит от температуры. На основе опытов было определено, что при температуре 22°С К = 10^-14. Так как вода практически нейтральна, то здесь действительно равенство [Н⁺] = [ОН^-]. Подставив это выражение получим: [Н⁺] * [ОН^-] = [Н⁺]² = 10^-14, откуда [Н⁺] = = 10^-7.Так же и [ОН^-] = 10^-7. Прологарифмировав уравнение [Н⁺] = 10^-7, получим log Н⁺ = -7, что действительно для нейтрального состояния. Обратный логарифм концентрации водородных ионов является водородным показателем рН, так что рН = - log [Н⁺].

Из вышесказанного вытекает, что в нейтральном растворе рН = 7. В кислом растворе концентрация Н+ будет выше, и поэтому рН будет меньше 7. В щелочном растворе рН больше 7. Водородный показатель какой-либо среды определяется путем определения электропроводимости, или при помощи универсальных индикаторов (или специальных реактивных бумаг), окраска которых после соприкосновения с испытуемой средой сопоставляется со стандартной цветной шкалой. Связь рН растворов с нормальностью HCl и NaOH (сильные кислоты и основания) указана в таблице 13.

Таблица 13