|
Spynoxa
'''Ио́нное произведе́ние воды́''' — произведение [[концентрация растворов|концентраций]] [[ион]]ов [[водород]]а Н<sup>+</sup> и ионов [[Гидроксильная группа|гидроксида]] OH<sup>−</sup> в [[вода|воде]] или в водных [[раствор]]ах, показатель уровня кислотности раствора.
== Вывод значения ионного произведения воды ==
Вода, хотя и является слабым [[электролит]]ом, в небольшой степени [[электролитическая диссоциация|диссоциирует]]:
<DIV STYLE="margin-left:3em;">H<sub>2</sub>O + H<sub>2</sub>O ↔ H<sub>3</sub>O<sup>+</sup> + OH<sup>−</sup></DIV>
или
<DIV STYLE="margin-left:3em;">H<sub>2</sub>O ↔ H<sup>+</sup> + OH<sup>−</sup></DIV>
Равновесие этой реакции сильно смещено влево. [[Константа диссоциации|Константу диссоциации]] воды можно вычислить по формуле:
{| align="center" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"
|align="center" width="400"|<math>K=\frac{\left[H^+\right]\left[OH^-\right]}{\left[H_2O\right]}</math>,||(1)
|}
где:
* [H<sup>+</sup>] — концентрация ионов [[гидрокосоний|гидроксония]] (протонов);
* [OH<sup>−</sup>] — концентрация гидроксид-ионов;
* [H<sub>2</sub>O] — концентрация воды (в молекулярной форме) в воде;
Концентрация воды в воде, учитывая её малую степень диссоциации, величина практически постоянная и составляет (1000 г/л)/(18 г/[[моль]]) = 55,56 моль/л.
При 22 °C константа диссоциации воды равна 1,8·10<sup>−16</sup>моль/л. Уравнение (1) можно переписать как:
{| align="center" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"
|align="center" width="400"|<math>K\left[H_2O\right]=\left[H^+\right]\left[OH^-\right]</math>,||(2)
|}
Обозначим произведение K·[H<sub>2</sub>O] = K<sub>в</sub> = 1,8·10<sup>−16</sup> моль/л·55,56 моль/л = 10<sup>−14</sup>моль²/л² = [H<sup>+</sup>]·[OH<sup>−</sup>] (при 22 °C).
''Константа K<sub>в</sub>, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется '''ионным произведением воды'''''. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ. C повышением температуры диссоциация воды увеличивается, следовательно, растёт и K<sub>в</sub>, при понижении температуры — наоборот.
== Практическое значение ионного произведения воды ==
Практическое значение ионного произведения воды велико, так как оно позволяет при известной кислотности (щёлочности) любого раствора (то есть при известной концентрации [H<sup>+</sup>] и [OH<sup>−</sup>]) найти соответственно концентрации [OH<sup>−</sup>] и [H<sup>+</sup>]. Хотя в большинстве случаев для удобства представления пользуются не абсолютными значениями концентраций, а взятыми с обратными знаком их десятичными логарифмами — соответственно, водородным показателем ([[PH|pH]]) и гидрокcильным показателем ([[POH|pOH]]).
Так как K<sub>в</sub> — константа, при добавлении к раствору кислоты (ионов H<sup>+</sup>), концентрация гидроксид-ионов OH<sup>−</sup> будет падать и наоборот. В нейтральной среде [H<sup>+</sup>] = [OH<sup>−</sup>] = <math>\sqrt{10^{-14}}=10^{-7}</math> моль/л. При концентрации [H<sup>+</sup>] > 10<sup>−7</sup> моль/л (соответственно, концентрации [OH<sup>−</sup>] < 10<sup>−7</sup> моль/л) среда будет ''кислой''; При концентрации [OH<sup>−</sup>] > 10<sup>−7</sup> моль/л (соответственно, концентрации [H<sup>+</sup>] < 10<sup>−7</sup> моль/л) — ''щелочной''.
== Ионные произведения других растворителей ==
Ионное произведение можно рассчитать не только для воды. Ионное произведение воды является лишь одной (хотя практически наиболее важной) из [[Константа автопротолиза|констант автопротолиза]]
== См. также ==
* [[Электролитическая диссоциация]]
* [[Константа автопротолиза]]
* [[Водородный показатель]]
* [[Гидроксильный показатель]]
[[Категория:Растворы электролитов]]
[[de:Eigenschaften des Wassers]]
[[eo:Ecoj de la akvo]]
| 