А. Кислоты и основания

Кислотами принято называть вещества, способные отдавать протоны (ионы водорода), а основаниями — вещества, способные принимать протоны. Вода усиливает кислотно-основные свойства растворенных веществ, поскольку может выполнять функции как кислоты, так и основания. Так, соляная кислота (HCl) отдаёт протоны молекулам воды (1). При этом образуются анион хлора (Cl^-) и протонированные молекулы воды (ионы гидроксония, H₃O⁺, для краткости обозначаемые H⁺). Обмен протонами между HCl и водой идёт почти количественно, то есть в воде HCl ведёт себя как сильная кислота.

Основания, например аммиак (NH₃), принимают протоны у молекул воды с образованием гидроксил-ионов (OH^-) и положительно заряженных ионов аммония (NH₄⁺, 3). Как и все ионы, гидроксоний и гидроксил присутствуют в воде в гидратированной форме (4 и 5).

В кислотно-основных реакциях всегда принимают участие кислота и сопряжённое с ней основание. Чем более сильной является кислота (или основание), тем слабее сопряжённое основание (или кислота). Например, очень слабое основание анион хлора сопряжён с очень сильной соляной кислотой (1). Слабокислый ион аммония сопряжён с умеренно сильным основанием аммиаком (3). Если молекула воды функционирует как слабая кислота, образуется гидроксил-ион — очень сильное основание. Если вода выступает как основание, образуется ион гидроксония — очень сильная кислота (2).

Константа диссоциации воды (2) — величина ничтожно низкая:

K_H2O = [H⁺][H⁺][OH^-] / [H₂O] = 2×10¹⁶ моль/л

(при 25 °С)

В чистой воде концентрация молекул воды [H₂O] — величина практически постоянная, равная 55 моль/л. При подстановке этого значения в уравнение оно принимает вид

K_w = [Н⁺][OH^-] = 1×10^-14 моль/л

Таким образом, произведение [Н⁺]×[OH^-], так называемое ионное произведение воды, есть величина постоянная, даже в присутствии в растворе других кислотно-основных пар. При 25 °С концентрации ионов Н⁺ и OH^- в чистой воде равны и составляют 1×10^-7 моль/л.

Статьи раздела «Кислоты и основания»:

• А. Кислоты и основания
• Б. Значения pH в организме человека
• В. Буферные системы

— Следущая статья   |   — Вернуться в раздел