ВЛИЯНИЕ ПРИМЕСЕЙ НА pH ВОДЫ

Кислотность воды, а значит, и се pH очень чувствительны к примесям, т. е. вода, как принято говорить, не обладает буферностью по отношению к кислотам и основаниям. Даже в лабораторных условиях практически очень трудно получать и хранить воду с pH = 7,00. При контакте с воздухом, содержащим С0₂, вода подкисляется, а контакт со стеклом, содержащим силикаты натрия и других металлов, подщелачивает ее.

Допустим, что в 1 л чистой воды (55,6 моль) попало две капли (0,1 мл) разбавленной до 1 моль/л сильной кислоты, что по объему составит всего 0,01%. Концентрация водородных ионов в таком растворе будет равна 10″⁴ моль/л, а pH = 4. Аналогичное добавление щелочи вызовет рост pH до 10.

Интересно рассмотреть случай не добавления кислоты к воде, а разбавления кислоты водой. Концентрацию водородных ионов КГ⁴ моль/л и pH =4 мы получили, разбавив исходную кислоту концентрацией 1 моль/л, имеющей (Н*) = 1 и pH = 0 (коэффициенты активности здесь и далее считаем равными единице), в 10⁴ раз. Очевидно, что pH при разбавлении кислоты повысился на столько же единиц, на сколько порядков мы разбавили раствор. Следуя этой логике, мы должны получить при разбавлении раствора еще в 10* раз чистую воду (pH = 7), а при дальнейшем разбавлении, скажем еще в 10⁴ раз, pH, равный 11, т. е. щелочь концентрацией 0,001 моль/л, что, конечно, невозможно. Наша ошибка, приведшая к абсурдному результату, заключается в том, что мы не учли собственную диссоциацию воды. Если обозначить концентрацию кислоты НА через С и считать, что она диссоциирует на 100%, то концентрация водородных ионов, образованных кислотой, будет С. Собственная диссоциация воды даст эквивалентное количество ионов водорода и гидроксида. Следовательно, общая равновесная концентрация водородных ионов.

При 25 °C K_w = 10″ ¹⁴ и квадратное уравнение определяет pH. Его решение.

в области значений С > 10~⁷ дает (Н*1 — С (как мы и рассматривали сперва наш пример). При концентрации кислоты С близкой к 10'⁷ в величину [Н*] вносят вклад и кислота и вода. При С < 10″⁷ |Н*1 10'⁷, т. е. при бесконечном разбавлении кислоты получается нейтральный раствор. То же самое, очевидно, относится и к основанию.