Obiective de învățare
- Definiți constanta de produs ionic a apei.
- Definiți soluția acidă.
- Definiți soluția bazică.
- Utilizați constanta pentru a calcula sau când cealaltă este cunoscută.
Ce este înăuntru?
La un moment dat, puteai să scoți capacele mici din partea de sus a unei baterii de mașină și să verifici starea acidului sulfuric din interior. Dacă scădea, puteai să adaugi mai mult acid. Dar, acidul sulfuric este o chestie periculoasă, așa că acum bateriile sunt sigilate pentru a proteja oamenii. Din cauza naturii periculoase a acidului, nu este o idee bună să tăiați o baterie pentru a vedea cum arată – v-ați putea alege cu arsuri cu acid.
Produsul ionic al apei
Autoionizarea apei (procesul prin care apa se ionizează în ioni de hidroniu și ioni de hidroxid) are loc într-o măsură foarte limitată. Atunci când două molecule de apă se ciocnesc, se poate produce un transfer al unui ion de hidrogen de la o moleculă la cealaltă. Produsele sunt un ion hidroniu încărcat pozitiv și un ion hidroxid încărcat negativ.
Utilizăm adesea forma simplificată a reacției:
Constanta de echilibru pentru autoionizarea apei este denumită ion-produs pentru apă și primește simbolul 
.
Produsul ionic al apei 
este produsul matematic al concentrației ionilor de hidrogen și al ionilor de hidroxid. Rețineți că H 2 O nu este inclus în expresia produsului ionic deoarece este un lichid pur. Valoarea lui este foarte mică, în concordanță cu o reacție care favorizează reactivii. La 25°C, valoarea determinată experimental a în apa pură este de 1,0 × 10 -14 .
În apa pură, concentrațiile ionilor de hidrogen și de hidroxid sunt egale între ele. Apa pură sau orice altă soluție apoasă în care se păstrează acest raport se spune că este neutră. Pentru a afla molaritatea fiecărui ion, se ia rădăcina pătrată a .
O soluție acidă este o soluție în care concentrația ionilor de hidrogen este mai mare decât cea a ionilor de hidroxid. De exemplu, clorura de hidrogen se ionizează pentru a produce ioni H + și Cl – la dizolvarea în apă.
Aceasta crește concentrația de ioni H + în soluție. În conformitate cu principiul lui LeChâtelier, echilibrul reprezentat de 
este forțat spre stânga, spre reactant. Ca urmare, concentrația ionului de hidroxid scade.
O soluție bazică este o soluție în care concentrația ionilor de hidroxid este mai mare decât concentrația ionilor de hidrogen. Hidroxidul de potasiu solid se disociază în apă pentru a produce ioni de potasiu și ioni de hidroxid.
Creșterea concentrației ionilor OH – determină o scădere a concentrației ionilor H +, iar produsul ionic de rămâne constant
Problemă exemplificativă: Utilizarea pentru o soluție apoasă
Acidul clorhidric (HCl) este un acid puternic, ceea ce înseamnă că este 100% ionizat în soluție. Care este și the într-o soluție de 2,0 × 10 3 M HCl?
Pasul 1: Enumerați valorile cunoscute și planificați problema .
Cunoscute
- = 2,0 × 10 -3 M
Necunoscute
- = ? M
- = ? M
Pentru că HCl este 100% ionizat, concentrația de ioni H + în soluție va fi egală cu concentrația inițială de HCl. Fiecare moleculă de HCl care era prezentă inițial se ionizează într-un ion H + și un ion Cl -. Concentrația de OH – poate fi apoi determinată din și .
Pasul 2: Rezolvați .
Pasul 3: Gândiți-vă la rezultatul obținut.
Concentrația este mult mai mare decât cea de deoarece soluția este acidă. Ca și în cazul altor constante de echilibru, unitatea pentru este de obicei omisă.
Rezumat
- Se descrie autoionizarea apei și se enunță o constantă de ionizare pentru acest proces.
- Se definesc soluțiile acide și bazice.
- Se ilustrează calculele care utilizează .
Exercițiu
Citiți primele două pagini ale acestui material despre ionizarea apei și faceți aceste probleme practice.
Revizuire
- Ce este o soluție acidă?
- Ce este o soluție bazică?
- Ce este a unei soluții care are o valoare de
?
?Glosar
- soluție acidă: O soluție în care concentrația ionilor de hidrogen este mai mare decât concentrația ionilor de hidroxid.
- soluție bazică: O soluție în care concentrația ionilor de hidroxid este mai mare decât concentrația ionilor de hidrogen.
- produsul ionic al apei : Produsul matematic al concentrației ionilor de hidrogen și al ionilor de hidroxid.
- autoionizare a apei: Procesul prin care apa se ionizează în ioni de hidroniu și ioni de hidroxid.