在化學(xué)分析過程中,不管采用何種分析方法,都都需要控制定的酸度值pH。例如在重量分析中,控制一定的pH值,并利用某些元素生成沉淀的溶度積不同,可使元素相分離。絡(luò)合滴定時(shí),也必須控制一定的pH值;比色分析中,顯色反應(yīng)大多是在一定的pH值時(shí)才能反應(yīng)完全。通常是在溶液中加入緩沖溶液來(lái)控制pH值。
溶液的pH值水是一種種弱電解質(zhì),離解成氫離子和氫氧離子
H2O<=>H++OH-
根據(jù)質(zhì)量作用定律得
[h+][oh-]
Ki= ——————
[h2o]
因?yàn)樗碾x解度極小,離解耗去的水并不影響實(shí)際濃度,所以H2O實(shí)際上不變,為一常數(shù)。所以
Kh2o=Ki[H2O]=[K+][OH-]
因此在任何水溶液中,一定溫度下的氫離子克分子濃度和氫氧離子克分子濃度之積為一常數(shù)。此常數(shù)稱為水的離子積常數(shù)。
即 [H+][OH-]=Kw
而純水的電導(dǎo)率(一立方厘米電導(dǎo))為5.54×108歐姆:厘米。所所以1000立方厘米的電導(dǎo)等于1000X5.54×108姆歐,等于5.54×10-5次方姆歐。在同溫度無(wú)限稀釋溶液中,Ht和OH的當(dāng)量電導(dǎo)是349.8和198.5姆歐,如果一升水中有一當(dāng)量H和一當(dāng)量OH,則一升水的電導(dǎo)為349.8+198.5=548.3姆歐。
∴ 548.3×[h+]=5.54×10 -5次方
∴ [H+]=1.2×10 -7次方
純水中氫離子和氫氧離子的濃度相等
∴ 在25℃時(shí),水離子積常數(shù)為
[H+][OH-]=Kw=1.0×10 -14次方
在純水中加入少許氫氧化鈉,如[oh-]濃度由10 -7M變?yōu)?0 -5M時(shí),則
1×10 -14次方M
[H+]= ————————=10 -9次方M
10 -5次方M
反之在純水中加入少量酸,如〔H+〕濃度由10 -7M變?yōu)?0 -4M時(shí),則
1×10 -14次方M
[OH-]= ————————=10 -10次方M
10 -4次方M
即溶液呈堿性時(shí),溶液的[OH-]濃度>10 -7次方M,[h+]濃度<10 -7M。溶液呈酸性時(shí),溶液的[h+]濃度>10 -7M,[oh-]濃度<10 -7M。
因此,溶液是酸性,中性或堿性,可以用溶液中氫離子或氫氧離子濃度來(lái)表示。
用氫離子或氫氧離子的濃度來(lái)表示溶液的酸堿性,在計(jì)算或應(yīng)用方面都很不方便。在分析化學(xué)上用pH或pOH值表示就方便多了。
因此
PH=-log[h+]
pOH=-log[oh-]
純水的pH=7,酸性溶液的pH<7,堿性溶液液的pH>7
純水的pOH=7,酸性溶液的pOH>7,堿性溶液的pOH<7。
在同一溶液中,pH+pOH=14,而日常應(yīng)用上只采用pH表示溶液的酸堿性。
如上表是不同酸堿溶液氫離子濃度與pH值的關(guān)系。