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:
KH2O = [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
Kw = [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.
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:
KH2O = [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
Kw = [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
Структура:
Списки:
Сложность материала:
Величины и единицы:
Книги Список книг
Откровенная наука. Беседы с корифеями биохимии и медицинской химии Книга И. Харгиттаи состоит из 36 бесед с выдающимися учёными XX века, работавшими в ...
Нелинейная динамика взаимодействующих популяций Проведён анализ режимов динамического поведения в системах нескольких ...
Principles of Biomedical Informatics Biomedical informatics (BMI) is an extraordinarily broad discipline. In scale, it spans across genes, cells, tissues, organ systems, individual ...