Learning Objectives
- Define the ion-product constant of water.
- Zdefiniuj roztwór kwaśny.
- Zdefiniuj roztwór zasadowy.
- Użyj stałej do obliczenia lub gdy druga jest znana.
Co jest w środku?
W pewnym momencie można było zdjąć małe nakrętki z górnej części akumulatora samochodowego i sprawdzić stan kwasu siarkowego w środku. Jeśli było go mało, można było dodać więcej kwasu. Ale kwas siarkowy jest niebezpieczny, więc akumulatory są teraz szczelnie zamknięte, aby chronić ludzi. Ze względu na niebezpieczną naturę kwasu, nie jest dobrym pomysłem rozcinanie akumulatora, aby zobaczyć jak wygląda – można się poparzyć kwasem.
Produkt jonowy wody
Samoczynna jonizacja wody (proces, w którym woda jonizuje się do jonów hydroniowych i wodorotlenkowych) występuje w bardzo ograniczonym zakresie. Kiedy dwie cząsteczki wody zderzają się, może nastąpić przeniesienie jonu wodorowego z jednej cząsteczki do drugiej. Produktami są dodatnio naładowany jon hydroniowy i ujemnie naładowany jon wodorotlenkowy.
Często posługujemy się uproszczoną formą reakcji:
Stała równowagi dla samoczynnej jonizacji wody jest określana jako jonowo-produktowa dla wody i otrzymuje symbol 
.
Produkt jonowy wody 
jest matematycznym iloczynem stężenia jonów wodorowych i jonów wodorotlenkowych. Zauważ, że H 2 O nie jest uwzględniony w wyrażeniu produktu jonowego, ponieważ jest czystą cieczą. Wartość jest bardzo mała, zgodnie z reakcją, która faworyzuje reagentów. W temperaturze 25°C wyznaczona doświadczalnie wartość w czystej wodzie wynosi 1,0 × 10 -14 .
W czystej wodzie stężenia jonów wodorowych i wodorotlenkowych są sobie równe. Czysta woda lub jakikolwiek inny roztwór wodny, w którym ten stosunek jest zachowany, jest uważany za obojętny. Aby znaleźć molarność każdego jonu, pierwiastek kwadratowy z jest brany.
Kwaśny roztwór jest roztworem, w którym stężenie jonów wodorowych jest większe niż stężenie jonów wodorotlenkowych. Na przykład, chlorowodór jonizuje się, tworząc jony H + i Cl – podczas rozpuszczania w wodzie.
To zwiększa stężenie jonów H + w roztworze. Zgodnie z zasadą LeChâteliera, równowaga reprezentowana przez 
jest wymuszana w lewo, w kierunku reagenta. W wyniku tego stężenie jonów wodorotlenkowych maleje.
Roztwór zasadowy to roztwór, w którym stężenie jonów wodorotlenkowych jest większe od stężenia jonów wodorowych. Wodorotlenek potasu w stanie stałym dysocjuje w wodzie, dając jony potasowe i jony wodorotlenkowe.
Wzrost stężenia jonów OH – powoduje spadek stężenia jonów H +, a jon-produkt of pozostaje stały
Przykładowy problem: Zastosowanie do roztworu wodnego
Kwas solny (HCl) jest mocnym kwasem, co oznacza, że jest w 100% zjonizowany w roztworze. Ile wynosi and the w roztworze 2.0 × 10 3 M HCl?
Krok 1: Wymień znane wartości i zaplanuj problem .
Znane
- = 2.0 × 10 -3 M
Nieznane
- = ? M
- = ? M
Ponieważ HCl jest w 100% zjonizowany, stężenie jonów H + w roztworze będzie równe pierwotnemu stężeniu HCl. Każda cząsteczka HCl, która była pierwotnie obecna, jonizuje się w jeden jon H + i jeden jon Cl -. Stężenie OH – może być następnie określone na podstawie i .
Krok 2: Rozwiąż .
Krok 3: Zastanów się nad swoim wynikiem.
The jest znacznie wyższa niż the, ponieważ roztwór jest kwaśny. Podobnie jak w przypadku innych stałych równowagi, jednostka dla jest zwyczajowo pomijana.
Podsumowanie
- Opisano samojonizację wody i podano stałą jonizacji dla tego procesu.
- Zdefiniowano roztwory kwaśne i zasadowe.
- Zilustrowano obliczenia z wykorzystaniem .
Praktyka
Przeczytaj dwie pierwsze strony tego podręcznika na temat jonizacji wody i rozwiąż zadania praktyczne.
Przegląd
- Co to jest roztwór kwaśny?
- Co to jest roztwór zasadowy?
- Co to jest roztwór, który ma stężenie
?
Glossary
- Roztwór kwaśny: Roztwór, w którym stężenie jonów wodorowych jest większe od stężenia jonów wodorotlenkowych.
- roztwór zasadowy: Roztwór, w którym stężenie jonów wodorotlenkowych jest większe od stężenia jonów wodorowych.
- iloczyn jonowy wody : Iloczyn matematyczny stężenia jonów wodorowych i jonów wodorotlenkowych.
- samojonizacja wody: Proces, w którym woda jonizuje się do jonów hydroniowych i jonów wodorotlenkowych.