Шкала значений водородного показателя и концентраций катионов водорода

рН [Н⁺]

1 10^-1

2 10^-2 сильно – кислая среда

3 10^-3

4 10^-4

5 10^-5 слабо – кислая среда

6 10^-6

7 10^-7 нейтральная среда

8 10^-8

9 10^-9 слабо – щелочная среда

10 10^-10

1 1 10^-11

12 10^-12 сильно – щелочная среда

13 10^-13

14 10^-14

Существуют различные методы определения рН раствора. Качественно характер среды раствора определяют с помощью индикаторов. Индикаторы – вещества, которые обратимо изменяют свой цвет в зависимости от среды раствора.

Таблица 3.

Изменение окраски кислотно – основных индикаторов в разных средах

Название индикатора	Кислая среда	Нейтральная среда	Щелочная среда
Универсальный	красный	желтый	синий
Лакмус	красный	фиолетовый	синий
Метиловый оранжевый	розовый	оранжевый	желтый
Метиловый красный	красный	красный	желтый
Фенолфталеин	бесцветный	бесцветный	малиновый
Тимолфталеин	бесцветный	бесцветный	синий

Зная рН среды, можно рассчитать концентрацию ионов водорода, концентрацию гидроксид - ионов, и наоборот.

Задачи:

1. Рассчитайте рН раствора, если концентрация ионов водорода равна 10^-5 моль/л.

Решение: рН = - lg с (Н⁺) = - lg10^-5 = 5.

Ответ: рН = 5

2. Рассчитайте концентрацию гидроксид - ионов, если рН раствора равно 11.

Решение: рОН = рК_w - рН = 14 - 11= 3.

3 = - lg с (ОН^-)

[ОН^-] = 10^-3 моль/л.

Ответ: [ОН^-] = 10^-3 моль/л.

Водородный показатель имеет очень важное значение для медицины, его отклонение от нормальных величин даже на 0,01 единицы свидетельствует о патологических процессах в организме.

При нормальной кислотности желудочный сок имеет рН = 1,7; кровь человека имеет рН = 7,4; слюна – рН = 6,9.

Таблица 4.

Значения рН некоторых веществ

Вещество	рН
Электролит в свинцовых аккумуляторах	<1,0
Желудочный сок	1,0–2,0
Лимонный сок (5 % р-р  лимонной кислоты)	2,0±0,3
Пищевой уксус	2,4
Кока - кола	3,0±0,3
Яблочный сок	3,0
Пиво	4,5
Кофе	5,0
Шампунь	5,0
Чай	5,5
Кожа здорового человека	5,5
Кислотный дождь	< 5,6
Питьевая вода	6,5–8,5
Слюна	6,8–7,4
Молоко	6,6–6,93
Чистая вода при 25 °C	7,0
Кровь	7,36–7,44
Сперма	7,2–8,0
Морская вода	8,0
Мыло (жировое) для рук	9,0–10,0
Нашатырный спирт	11,5
Отбеливатель (хлорная известь)	12,5
Концентрированные растворы щелочей	>13

Некоторые растворы электролитов являются лекарственными препаратами. Например, раствор Рингера - средство для восстановления электролитного баланса при кровопотере и прочих шоковых состояниях.

Рис. 14. Раствор Рингера.

В составе раствора Рингера содержатся следующие соединения (из расчета на 1л раствора):

Активные вещества:

Хлорид натрия (NaCl) - 8,6 г;

Хлорид кальция (CaCl₂) - 0,33 г;

Хлорид калия (KCl) - 0,3 г.

Вспомогательные вещества:

Гидроксид натрия (NaOH);

Хлороводородная кислота (HCl);

Вода для инъекций.

В пересчете на химические единицы в составе раствора Рингера (1л) содержатся ионы:

Нaтрия (Na⁺) – 147 ммоль;

Кaлия (K⁺) – 4 ммоль;

Кaльция (Ca²⁺) - 2,25 ммоль;

Хлора (Cl^-) - 155,6 ммоль.

6. ГИДРОЛИЗ СОЛЕЙ{\displaystyle \,{\mathsf {pH}}=-{\mathsf {lg}}[{\mathsf {H}}^{+}]=7,0.}

Взаимодействие ионов соли с водой, приводящее к образованию слабого электролита, называется гидролизом. Гидро – вода, лизис – разложение; или hydro – вода; lysis –разложение.

Причина гидролиза – в образовании слабого электролита (это могут быть молекулы, например, HNO₂ или ионы, например, HCO₃^- или FeOH⁺).

Следствием гидролиза – чаще бывает изменение рН среды в воде при растворении соли.

Гидролиз по аниону характерен для солей, образованных сильным основанием (щелочных и щелочноземельных металлов) и слабой кислотой (HClO, CH₃COOH, HCN и др.).

Например, гидролиз ацетата натрия:

CH₃COONа ‹-----› Na⁺ + CH₃COO^—

Ацетат- ион с ионом Н⁺ дает СН₃СООН – слабый электролит.

CH₃COONa + НОН ‹-----› NaOH + CH₃COOH

CH₃COO ^-- + Na⁺ +НОН ‹-----› Na ⁺ + OH^— + CH₃COOH

CH₃COO^-- + НОН ‹-----› OH^- + CH₃COOH

рН > 7

Например, гидролиз карбоната натрия:

Na₂CO₃ ‹-----› 2Na⁺ + CO₃^2-

Na₂CO₃+ НОН ‹-----› NaOH + NaHCO₃

2 Na ⁺ +CO₃ ^2--+ НОН‹-----› Na ⁺ + OH^- + Na⁺ + HCO₃ ^---

CO₃ ^2--+ НОН‹-----› OH^- + HCO₃ ^–

рН> 7;  HCO₃ ^- <  H₂CO₃

Или, гидролиз ацетата кальция:

(CH₃COO)₂Сa‹-----› Ca²⁺ + 2 CH₃COO^-

кальция ацетат

(CH₃COO)₂Сa + 2HOH‹-----› Ca(OH)₂ + 2 CH₃COOH

2CH₃COO^-- + Сa²⁺ + 2HOH‹-----› Ca²⁺ +2 OH^- + 2 CH₃COOH

2CH₃COO^-- + 2HOH ‹-----› 2 OH^- + 2 CH₃COOH рН > 7

Вывод: при гидролизе соли сильного основания и слабой кислоты, образуется сильное основание и слабая кислота или кислая соль, если исходная соль образована многоосновной кислотой. При таком гидролизе происходит присоединение к иону кислотного остатка иона водорода от молекулы воды, с освобождением гидроксид - ионов; рН при этом больше 7 (среда щелочная). Индикаторы меняют окраску: красный лакмус становится синим, фенолфталеин – малиновым.

Гидролиз натрия сульфида (при разбавлении раствора и нагревании):

1-я ступень:

Na₂S ‹-----› 2Na⁺ + S^2_

натрия сульфид

Na₂S+ НОН ‹-----› NaOH + NaHS

гидросульфид натрия

2 Na ⁺ + S^2--+ НОН ‹-----› Na ⁺ + OH^__ + Na⁺ +H S^---

S^2--+ НОН ‹-----› OH^__ + HS ^- рН> 7;

2-я ступень:

NaHS + НОН ‹-----› NaOH + H₂ S

гидросульфид натрия

Na ⁺ + HS^--+ НОН ‹-----› Na ⁺ + OH ^- + H₂ S

HS^--+ НОН ‹-----› OH^__ + H₂S рН> 7;

Гидролиз натрия фосфата (при разбавлении раствора и нагревании):