Консультация № 129586
29.03.2008, 15:57
0.00 руб.
0 1 1
Почему у воды РН=7? Почему именно одна молекула из десяти миллионов распадается на протон и гидроксил? Влияет ли на эту величину температура? давление?

Обсуждение

Неизвестный
29.03.2008, 17:03
общий
это ответ
Здравствуйте, Mark1!
pH чистой воды равен 7, потому что pH = - lg [H<sub>+</sub>]. Константа равновесия реакции диссоциации воды равна 1.8 * 10<sup>-16</sup>, ее выражение выглядит вот так:

K = [H<sup>+</sup>][OH<sup>-</sup>]/[H<sub>2</sub>O]

Теперь обратите внимание на [H<sub>2</sub>O] - молярную концентрацию молекул воды. Так как нам известно(из разных независимых источников), что вода - очень слабый электролит, то мы можем считать, что [H<sub>2</sub>O] существенно не меняется при диссоциации воды. Плотность воды нам известна, молярная масса - тоже. Таким образом, вода содержит 1000 г/л / 18 г/моль = 55.55 моль/л. Эта величина может считаться постоянной при комнатной температуре (25<sup>0</sup>C). Умножаем константу равновесия на постоянную величину - концентрацию молекул воды, получаем ионное произведение - K<sub>w</sub> = 10<sup>-14</sup> = [H<sup>+</sup>][OH<sup>-</sup>]. Так как эти две частицы получаются в равных соотношениях (мы говорим про чистую воду!), то их концентрации равны квадратному корню из K<sub>w</sub> и составляют 10<sup>-7</sup> моль/л. А pH, как уже упоминалось, это -lg[H<sup>+</sup>] - "минус логарифм десятичный от аШ-плюс".
Теперь посчитаем степень диссоциации. Константу диссоциации можно переписать, как

K = C<sub>0</sub>α<sup>2</sup> / (1 - α) = 1.8 * 10<sup>-16</sup>, где C<sub>0</sub> - начальная концентрация, α - степень диссоциации.
Решаем квадратное уравнение
α<sup>2</sup> + K/C<sub>0</sub> * α - K/C<sub>0</sub> = 0
α = 1.8 * 10<sup>-9</sup> (здесь я позволяю себе считать, что Вы знаете, как решать квадратные уравнения).
Таким образом, α = 1.8 * 10<sup>-9</sup>, и утверждение об одной из десяти миллионов молекул - это очень грубое приближение, потому что степень диссоциации отвечает одной из 1/α = 5.55 * 10<sup>8</sup> молекул, то есть, одной из пятисот миллионов.

Вода - идеально амфотерное соединение, потому что диссоциирует точно на один протон и один гидроксил(так уж устроена природа!).

Диссоциация воды(да и вообще любого вещества) - реакция эндотермическая, поэтому она будет ускоряться при нагревании. Давление на диссоциацию воды влияет незначительно, так как вода не очень-то спешит подвергаться сжатию. Поэтому каких-либо изменений в таком случае ждать не стоит.

С уважением, Товарищ Бородин / Borodul
Форма ответа