Disszociációja víz és ph
disszociációs víz
A tiszta víz, bár rosszul (összehasonlítva az elektrolit oldatok), de áramot vezessenek. Ez annak köszönhető, hogy a képességét, vízmolekulák kitisztuljon (disszociált) két ionok, amelyek vezetékek és elektromos áram tiszta vízben (a továbbiakban, értünk, disszociációs elektrolitos disszociáció - bomlás ionokra):
Körülbelül 556 millió nem disszociált vízmolekulák disszociál csak 1 molekula, azonban 60000000000 disszociált molekulák 1mm 3. disszociáció reverzibilis, azaz a H + ionok és az OH - ismét alkotnak egy vízmolekula. Ennek eredményeként, ott jön egy dinamikus egyensúly, amelyben a számot, ahány törött molekulák képződött H + és OH - ionok. Más szóval, a két reakció aránya egyenlő. A mi esetünkben az egyenlet kémiai reakció a következőképpen írható fel:
υ2 = κ2 • [H +] • [HO -] (fordított folyamat)
ahol υ - reakció sebességét; κ - reakciósebességi állandó (jellegétől függően a reagensek és a hőmérséklet); [H2 O]. [H +] és [HO -] - koncentráció (mol / l).
Egyensúlyban υ1 = υ2. ezért:
Felhívjuk néhány egyszerű matematikai és kap:
K - egyensúlyi állandó, és a mi esetünkben, a disszociációs konstans, amely függ a hőmérséklettől és a természet az anyagok, és nem függ a koncentrációkat (például a κ1 és κ2). K Víz 1,8 • 10 -16 25 ° C-on (referencia érték).
Mivel a nagyon kis mennyiségű disszociált molekulák koncentrációja [H2 O] lehet venni, mint a teljes koncentrációja a víz, és a teljes víz koncentrációja a híg oldatban, mint egy állandó: [H2 O] = 1000 (g / l) / 18 (g / mol) = 55 6 mol / l.
Cseréje κ1 / κ2 értékére K és a [H2 O]. Definiáljuk mi a termék koncentrációjának [H +] és [HO -]. nevezett - ionos termék a víz:
K = [H +] • [HO -] / 55,6 mól / l
1,8 • 10 -16 • 55,6 mol / l = [H +] • [HO -]
10 -14 = [H +] • [HO -]
Mivel, egy adott hőmérsékleten, a használt értékek kiszámítása során az ion terméket víz (K. [H2 O]) állandó, értéke a ion termék víz [H +] • [HO -] egyszerre. És mivel az azonos számú kialakult ionok [H +] és [HO -] a vízmolekulák disszociációs folyamatait. kiderül, hogy a koncentráció a tiszta víz [H +] és [HO -] egyenlő lesz 10 -7 mol / l. A állandóságának ion termék a víz az következik, hogy ha a szám a H + ionok nagyobb lesz, az ionok száma HO - kisebb lesz. Például, ha a tiszta víz adagoljuk az erős sav a HCI, ez egy erős elektrolit teljes prodissotsiiruet a H + és Cl -. keletkező koncentrációja H + ionok nagymértékben növelni, és ez növelné a disszociációjának aránya az ellentétes folyamat, mivel ez függ a koncentrációja H + ionok és az OH -:
A gyorsított folyamat ellenkező disszociációs ionkoncentráció HO - redukáljuk megfelelő érték egy új egyensúlyi, amelyben lesznek olyan kicsi, hogy a víz és a disszociációs rátája a fordított folyamat egyenlő lesz újra. Ha a koncentráció a kapott HCI oldat 0,1mol / l, az egyensúlyi koncentráció [HO -] egyenlő:
[HO -] = 10 -14 / 0,1 = 10 -13 mól / l
Azáltal, hogy erős bázisként nátrium-hidroxidot lefelé tolódik koncentrációja H +.
A kényelem kedvéért a koncentrációja [H +] és [HO -] fejezzük a pH-érték és a pH-indikátor hidroxilcsoport pOH. és pH-pOH - ez negatív decimális logaritmusai koncentrációja [H +] és [HO -] (nem helyes a koncentrációja és aktivitása), rendre:
Logaritmus egyenletben [H +] • [HO -] = 10 -14 kapjunk
A kapott összege pH és pOH. valamint a termék, amely logaritmikus, állandó, és egyenlő a 14, mivel ha a pH = 3, akkor pOH = 11 (pH pOH, és lehet negatív, és ha a pH = -1, majd pOH = 15).
Attól függően, hogy az oldat pH-oszlik semleges, savas és lúgos. A pH = 7 semleges oldatban 7-es pH - lúgos.
Az oldat pH-ja erősen függ során számos kémiai reakció, mind a folyamatok szintjén folyik a laborban, és a termelés és a szintjén élő szervezetekben végbemenő reakciókat, így vegyészek és biológusok a pH-értéket kell foglalkozni nagyon gyakran. Minden lakója a természetes vizek és a talaj alkalmas egy adott pH, és változás esetén elveszhet. A legtöbb élő szervezetek csak akkor létezhet környezetben közel semleges. Ez részben annak köszönhető, hogy az a tény, hogy az intézkedés alapján H + ionok és az OH - számos fehérje tartalmazó savas vagy bázikus csoportok, változtatják formájukat és töltés. De egy erősen és erősen lúgos környezetben megtöri a peptidkötés, amely összeköti az egyes aminosav hosszú fehérje lánc. Emiatt ultrabázikus (erősen lúgos) lúgos oldatok égési sérülést okozhat, és megsemmisíti selyemből és gyapjúból, amely a fehérje. Minden élő szervezet kell fenntartani az intracelluláris folyadékban egy bizonyos pH-ja. Nagysága a pH-érték a talaj megoldás függ a hozam különböző növények. A savas talajok pH = 5-5,5 nem fejlődik az árpa palántákat, de jól fejlett burgonya.
hidróniumionok (H3 O +)
Apropó H + ionok egy leegyszerűsítés, mivel ezek nem a vízben. Proton „elveszett” víz molekula kapcsolódik egy másik molekulához, hogy egy oxónium-ion H3 O +. és a víz disszociációs reakció van írva a következő:
hidrónium ionok viszont lehet összeolvad más vízmolekulák alkotó hidratált ionok, így például, H5 O2 +. H7 O3 +. H9 O4 +.
Mobilitás ionok H3 O + és OH -
Keresztül proton képességét, hogy „ugrás” egy molekula egy másik, ionok H3 O + és OH - lényegesen motilis egyéb egyértékű ionok (például, mint a Na + és Cl -). Leap protont molekula-molekula fordul elő a jég, és a proton mobilitás vízben kevesebb, mint a jég, egy eljárás során. A rendellenes mobilitása ionok H3 O + és OH -, mint a jég és folyékony víz is a következménye, amelynek hidrogénkötések molekulák között. Ezek a kapcsolatok hozzájárulnak a gyors átállás a protonok. Például, egyik proton H3 O + ionok mozognak a szabálytalan hidrogénkötéseket:
Hasonlóképpen, a protonok a vízmolekulák mentén mozoghat a hidrogén kötést kölcsönhatásban ion OH -:
Mindkét folyamat okozhat elektromos töltést a migráció, és jelenlétében az alkalmazott tér termel elektromos áramot. Szerint Eigen és De Meyer, a mobilitás H3 O + ion vízben kevesebb, mint a jég, annak a ténynek köszönhető, hogy a rendszer a hidrogénkötések a folyékony fázisban nem tökéletes.
Amikor a fent említett koncentrációk, egyszerűsítés megtörtént helyesen használni a „ion aktivitás”.