Chất điện giải là những chất phân ly (phân hủy) thành các ion trong dung dịch. Dung dịch điện phân có khả năng dẫn dòng điện. Để mô tả một cách định lượng sự phân ly điện phân, khái niệm về mức độ phân ly đã được đưa ra.
Mức độ phân ly là tỷ lệ giữa số lượng phân tử phân ly thành các ion trên tổng số phân tử của chất tan.
Theo mức độ phân ly, tất cả các chất điện giải được chia thành chất điện ly mạnh và yếu. Chất điện ly mạnh bao gồm các hợp chất có độ phân ly bằng 1, đó là các muối hòa tan, chất kiềm ( NaOH, KOH, LiOH, Ca(Ồ) 2 ), một số axit ( CHÀO, H 2 VÌ THẾ 4 , HCl, HBr, HNO 3 ). Chất điện ly yếu bao gồm các chất có mức độ phân ly thấp hơn đáng kể so với đơn vị, chẳng hạn như nước, muối không hòa tan và ít tan, bazơ không hòa tan, N.H. 4 Ồ, dãy axit ( CH 3 COOH, H 2 VÌ THẾ 3 , HNO 2 , H 2 S, HN, H 3 P.O. 4 , H 2 CO 3 , H 2 SiO 3 , HF).
Trong dung dịch chất điện ly yếu, quá trình phân ly có thể thuận nghịch nên có thể áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho nó. Vì vậy, trong dung dịch axit axetic, quá trình phân ly có thể thuận nghịch:
CH 3 COOH CH 3 COO + H
hằng số cân bằng sẽ bằng:
Hằng số cân bằng cho quá trình phân ly được gọi là hằng số phân ly, hằng số axit, hằng số bazơ, hằng số ion hóa axit, v.v..
Axit polybasic trải qua quá trình phân ly theo từng giai đoạn và mỗi giai đoạn được đặc trưng bởi hằng số phân ly riêng:
H 2 CO 3 H + + HCO 3 −
HCO 3 − H ++ + CO 3 −
Nước cũng là chất điện li yếu:
H 2 O H ++ OH −
Bảng 1 trình bày hằng số phân ly của một số axit; đối với axit đa bazơ, hằng số phân ly được trình bày theo từng giai đoạn.
Bảng 1.
|
Tên |
công thức |
Kd |
pK = -logK d |
|
Nitơ |
HNO2 |
6,9∙10 −4 |
3,16 |
|
Bornaya |
H3BO3 |
7,1∙10 −10 (K 1) |
9,15 |
|
đá lửa |
H2SiO3 |
1,3∙10 −10 |
9,9 |
|
lưu huỳnh |
H2SO3 |
1,4∙10 −2 |
1,85 |
|
Hydro sunfua |
H2S |
1,0∙10 −7 |
6,99 |
|
Than |
H2CO3 |
4,5∙10 −7 |
6,35 |
|
photpho trực giao |
H3PO4 |
7,1∙10 −3 5,0∙10 −13
|
2,15 12,0 |
|
Hydro xyanua |
HN |
5,0∙10 −10 |
9,3 |
Lập phương trình phản ứng trao đổi ion.
Trong dung dịch điện phân, hướng của phản ứng được xác định theo nguyên tắc sau: phản ứng ion tiến tới hình thành các chất hòa tan kém, khí, chất điện ly yếu và các ion phức tạp, các phản ứng thực tế là không thể đảo ngược; Quy luật này dễ dàng được giải thích vì Kết quả của những phản ứng này là một hoặc nhiều ion bị loại khỏi quả cầu phản ứng, theo nguyên lý La Chatelier, dẫn đến một phản ứng hóa học hoàn chỉnh hơn.
Trong những trường hợp như vậy, nên viết phương trình phản ứng ở dạng ion phân tử (phương trình phân tử, phương trình ion viết tắt), điều này giúp bạn hiểu rõ hơn bản chất của quá trình. Trong phương trình ion phân tử, chất điện ly mạnh, hòa tan được viết dưới dạng ion, còn chất điện ly yếu và chất ít tan được viết dưới dạng phân tử.
Tương tác của chất điện ly mạnh với sự hình thành trầm tích:
Ba 2+ + 2Cl +2H + + SO 4 2 = BaSO 4 + 2H + + 2Cl (hoàn thành phương trình ion)
Ba 2+ + SO 4 2- = BaSO 4 (phương trình ion rút gọn)
2) Sự tương tác của hai chất điện ly mạnh tạo thành chất điện ly yếu.
KCl + HCl = KCl + HN
K + + CN + H + + Cl = K + + Cl + HN
CN + H + = HN
3) Tương tác của chất điện ly yếu với chất mạnh:
H 2 S + Pb(NO 3) 2 = PbS + 2HNO 3
H 2 S + Pb 2+ + 2NO 3 = PbS + 2H + + 2NO 3
H 2 S + Pb 2+ = PbS + 2H +
Tương tác của trầm tích với axit:
CaCO 3 + 2H + + 2Cl = Ca 2+ + 2Cl + H 2 O + CO 2
CaCO 3 + 2H + = Ca 2+ + H 2 O + CO 2
Phần thí nghiệm.
Thí nghiệm 1. Phản ứng trao đổi ion có tạo thành kết tủa.
Đổ 5-6 giọt natri photphat vào ba ống nghiệm và thêm 5-6 giọt coban nitrat vào ống nghiệm thứ nhất, 5-6 giọt niken sunfat vào ống nghiệm thứ hai, 5-6 giọt đồng sunfat vào ống nghiệm thứ ba ống nghiệm. Viết các phương trình phản ứng ở dạng phân tử và ion.
Đổ 5-6 giọt kali dicromat vào hai ống nghiệm, thêm 5-6 giọt bari clorua vào ống thứ nhất và 5-6 giọt bismuth nitrat vào ống nghiệm thứ hai. Viết các phương trình phản ứng ở dạng phân tử và ion.
Dựa vào phương trình ion, lập phương trình phân tử và tiến hành thí nghiệm:
Pb 2+ + 2I ─ = PbI 2
3Ca 2+ + 2PO 4 3– = Ca 3 (PO 4) 2
Dựa trên các thuốc thử sẵn có, thu được kết tủa đồng, coban và niken hydroxit. Viết các phương trình phản ứng ở dạng phân tử và ion.
Thí nghiệm 2. Phản ứng trao đổi ion tạo thành chất điện ly yếu.
Đặt một số tinh thể natri axetat vào ống nghiệm và thêm axit sunfuric loãng. Viết các phương trình phản ứng ở dạng phân tử và ion
Đổ vài giọt amoni clorua vào ống nghiệm và thêm kali hydroxit, xác định khí thoát ra bằng mùi (nếu không có mùi thì có thể đun nóng nhẹ ống nghiệm). Viết phương trình phản ứng ở dạng phân tử và ion.
Thí nghiệm 3. Sự chuyển dịch cân bằng ion.
Đổ 6-8 giọt amoni hydroxit vào hai ống nghiệm, thêm 2 giọt phenolphtalein. Sau đó thêm 1 thìa amoni clorua vào một trong các ống nghiệm và ghi lại sự thay đổi cường độ màu. Giải thích sự cân bằng trong dung dịch thay đổi như thế nào khi thêm amoni clorua.
Đổ 6-8 giọt axit axetic vào hai ống nghiệm, thêm 2 giọt metyl da cam, thêm 1 thìa natri axetat vào một trong các ống nghiệm. So sánh cường độ màu trong ống nghiệm. Lưu ý trạng thái cân bằng trong dung dịch thay đổi như thế nào khi thêm muối.
Thí nghiệm 4. Sự phụ thuộc của sự kết tủa tuần tự của các chất ít tan tùy thuộc vào độ tan của chúng.
Trong một ống nghiệm bạn sẽ nhận được kết tủa chì sunfat, trong ống nghiệm thứ hai là kết tủa chì dicromat. Chú ý màu sắc của kết tủa tạo thành. Thêm vài giọt kali dicromat và natri sunfat vào ống nghiệm thứ ba, trộn đều dung dịch và thêm 2 giọt chì nitrat. Xác định chất nào kết tủa trước. Dựa vào tích số độ tan của các muối này, hãy giải thích trình tự kết tủa của chúng.
Chất điện giải và chất không điện giải
Qua các bài học vật lý, người ta biết rằng dung dịch của một số chất có khả năng dẫn dòng điện, còn những chất khác thì không.
Những chất mà dung dịch của nó dẫn được dòng điện gọi là chất điện giải.
Những chất mà dung dịch của chúng không dẫn được dòng điện gọi là chất không điện giải. Ví dụ, dung dịch đường, rượu, glucose và một số chất khác không dẫn điện.
Sự phân ly và liên kết điện phân
Tại sao dung dịch điện phân lại dẫn được dòng điện?
Nhà khoa học Thụy Điển S. Arrhenius, khi nghiên cứu tính dẫn điện của nhiều chất khác nhau, đã đi đến kết luận vào năm 1877 rằng nguyên nhân dẫn điện là do sự có mặt trong dung dịch. ion, được hình thành khi hòa tan chất điện phân vào nước.
Quá trình điện phân phân hủy thành ion gọi là sự phân ly điện phân.
S. Arrhenius, người tuân thủ lý thuyết vật lý của dung dịch, đã không tính đến sự tương tác của chất điện phân với nước và tin rằng có các ion tự do trong dung dịch. Ngược lại, các nhà hóa học người Nga I.A. Kablukov và V.A. Kistyakovsky đã áp dụng lý thuyết hóa học của D.I. Mendeleev để giải thích sự phân ly điện phân và chứng minh rằng khi hòa tan chất điện phân, xảy ra tương tác hóa học của chất hòa tan với nước, dẫn đến sự hình thành hydrat, và sau đó chúng phân ly thành ion. Họ tin rằng các dung dịch không chứa các ion tự do, không phải “trần trụi”, mà là các ion hydrat hóa, tức là được “mặc một lớp áo” gồm các phân tử nước.
Các phân tử nước được lưỡng cực(hai cực), vì các nguyên tử hydro nằm ở góc 104,5°, do đó phân tử có hình dạng góc cạnh. Phân tử nước được thể hiện dưới dạng sơ đồ dưới đây.
Theo nguyên tắc, các chất phân ly dễ dàng nhất với liên kết ion và theo đó, với mạng tinh thể ion, vì chúng đã bao gồm các ion làm sẵn. Khi chúng hòa tan, các lưỡng cực nước được định hướng với các đầu tích điện trái dấu xung quanh các ion dương và âm của chất điện phân.
Lực hút lẫn nhau phát sinh giữa các ion điện phân và lưỡng cực nước. Kết quả là liên kết giữa các ion yếu đi và các ion di chuyển từ tinh thể sang dung dịch. Rõ ràng, trình tự các quá trình xảy ra trong quá trình phân ly các chất có liên kết ion (muối và kiềm) sẽ như sau:
1) sự định hướng của các phân tử nước (lưỡng cực) gần các ion của tinh thể;
2) hydrat hóa (tương tác) của các phân tử nước với các ion của lớp bề mặt tinh thể;
3) sự phân ly (phân rã) của tinh thể chất điện phân thành các ion ngậm nước.
Các quy trình đơn giản hóa có thể được phản ánh bằng phương trình sau:
Các chất điện phân có phân tử có liên kết cộng hóa trị (ví dụ, phân tử hydro clorua HCl, xem bên dưới) phân ly tương tự; chỉ trong trường hợp này, dưới tác dụng của lưỡng cực nước, sự biến đổi liên kết cộng hóa trị có cực thành liên kết ion mới xảy ra; Trình tự các quá trình xảy ra trong trường hợp này sẽ như sau:
1) sự định hướng của các phân tử nước xung quanh các cực của phân tử chất điện phân;
2) hydrat hóa (tương tác) của phân tử nước với phân tử điện phân;
3) ion hóa các phân tử chất điện phân (chuyển đổi liên kết cộng hóa trị có cực thành liên kết ion);
4) sự phân ly (phân rã) của các phân tử chất điện phân thành các ion ngậm nước.
Nói một cách đơn giản, quá trình phân ly axit clohydric có thể được phản ánh bằng phương trình sau:
Cần lưu ý rằng trong dung dịch điện phân, các ion hydrat chuyển động hỗn loạn có thể va chạm và kết hợp lại với nhau. Quá trình ngược lại này được gọi là liên kết. Sự liên kết trong dung dịch xảy ra song song với sự phân ly nên dấu nghịch đảo được đưa vào các phương trình phản ứng.
Tính chất của các ion hydrat hóa khác với tính chất của các ion không hydrat hóa. Ví dụ, ion đồng không ngậm nước Cu 2+ có màu trắng trong tinh thể khan của đồng (II) sunfat và có màu xanh lam khi ngậm nước, tức là liên kết với các phân tử nước Cu 2+ nH 2 O. Các ion ngậm nước có cả số không đổi và số thay đổi của các phân tử nước.
Mức độ phân ly điện phân
Trong dung dịch điện phân, ngoài ion còn có phân tử. Vì vậy, dung dịch điện phân có đặc điểm mức độ phân ly, được ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp a (“alpha”).
Đây là tỷ lệ giữa số lượng hạt bị phân hủy thành các ion (N g) trên tổng số hạt hòa tan (N p).
Mức độ phân ly chất điện phân được xác định bằng thực nghiệm và được biểu thị bằng phân số hoặc phần trăm. Nếu a = 0 thì không có sự phân ly và nếu a = 1 hoặc 100% thì chất điện phân sẽ phân hủy hoàn toàn thành các ion. Các chất điện giải khác nhau có mức độ phân ly khác nhau, tức là mức độ phân ly phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân. Nó cũng phụ thuộc vào nồng độ: khi dung dịch được pha loãng, mức độ phân ly tăng lên.
Theo mức độ phân ly điện phân, chất điện phân được chia thành mạnh và yếu.
Chất điện ly mạnh- Đây là những chất điện giải khi hòa tan trong nước gần như phân ly hoàn toàn thành ion. Đối với các chất điện phân như vậy, mức độ phân ly có xu hướng thống nhất.
Chất điện ly mạnh bao gồm:
1) tất cả các muối hòa tan;
2) axit mạnh, ví dụ: H 2 SO 4, HCl, HNO 3;
3) tất cả các chất kiềm, ví dụ: NaOH, KOH.
chất điện li yếu- Đây là những chất điện giải khi hòa tan trong nước hầu như không phân ly thành ion. Đối với các chất điện giải như vậy, mức độ phân ly có xu hướng bằng không.
Chất điện li yếu bao gồm:
1) axit yếu - H 2 S, H 2 CO 3, HNO 2;
2) dung dịch nước amoniac NH 3 H 2 O;
4) một số muối.
Hằng số phân ly
Trong dung dịch chất điện ly yếu, do chúng phân ly không hoàn toàn nên trạng thái cân bằng động giữa các phân tử và ion không phân ly. Ví dụ: đối với axit axetic:
Bạn có thể áp dụng định luật tác dụng khối lượng cho trạng thái cân bằng này và viết biểu thức của hằng số cân bằng:
Hằng số cân bằng đặc trưng cho quá trình phân ly của chất điện ly yếu được gọi là hằng số phân ly.
Hằng số phân ly đặc trưng cho khả năng của chất điện phân (axit, bazơ, nước) phân ly thành ion. Hằng số càng lớn thì chất điện phân càng dễ phân hủy thành các ion nên càng mạnh. Giá trị hằng số phân ly của chất điện ly yếu được cho trong sách tham khảo.
Nguyên tắc cơ bản của lý thuyết phân ly điện phân
1. Khi hòa tan trong nước, chất điện phân phân ly (phá vỡ) thành các ion dương và âm.
Ion là một trong những dạng tồn tại của một nguyên tố hóa học. Ví dụ, nguyên tử kim loại natri Na 0 tương tác mạnh với nước, tạo thành kiềm (NaOH) và hydro H 2, trong khi ion natri Na + không tạo thành các sản phẩm như vậy. Clo Cl2 có màu xanh vàng, mùi hăng, độc, còn ion clo Cl không màu, không độc, không mùi.
Ion- đây là những hạt tích điện dương hoặc âm trong đó các nguyên tử hoặc nhóm nguyên tử của một hoặc nhiều nguyên tố hóa học bị biến đổi do sự cho hoặc bổ sung electron.
Trong dung dịch, các ion di chuyển ngẫu nhiên theo các hướng khác nhau.
Theo thành phần của chúng, các ion được chia thành đơn giản- Cl - , Na + và tổ hợp- NH 4+ , SO 2 - .
2. Lý do cho sự phân ly của chất điện phân trong dung dịch nước là do quá trình hydrat hóa của nó, tức là sự tương tác của chất điện phân với các phân tử nước và sự phá vỡ liên kết hóa học trong đó.
Kết quả của sự tương tác này là các ion ngậm nước được hình thành, tức là liên kết với các phân tử nước. Do đó, tùy theo sự có mặt của lớp vỏ nước, các ion được chia thành ngậm nước(trong dung dịch và hydrat tinh thể) và không có nước(trong muối khan).
3. Dưới tác dụng của dòng điện, các ion tích điện dương di chuyển về cực âm của nguồn dòng điện - cực âm và do đó được gọi là cation, còn các ion tích điện âm di chuyển về cực dương của nguồn dòng điện - cực dương và do đó được gọi là anion .
Do đó, có một cách phân loại ion khác - theo dấu hiệu phụ trách của họ.
Tổng điện tích của các cation (H +, Na +, NH 4 +, Cu 2+) bằng tổng điện tích của các anion (Cl -, OH -, SO 4 2-), do đó dung dịch điện phân (HCl, (NH 4) 2 SO 4, NaOH, CuSO 4) vẫn trung hòa về điện.
4. Sự phân ly điện phân là một quá trình thuận nghịch đối với các chất điện ly yếu.
Cùng với quá trình phân ly (phân hủy chất điện phân thành ion), quá trình ngược lại cũng xảy ra - sự kết hợp(sự kết hợp của các ion). Do đó, trong các phương trình phân ly điện phân, thay vì dấu bằng, dấu thuận nghịch được sử dụng, ví dụ:
5. Không phải tất cả các chất điện giải đều phân ly thành các ion ở mức độ như nhau.
Phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân và nồng độ của nó. Tính chất hóa học của dung dịch điện phân được xác định bởi tính chất của các ion mà chúng hình thành trong quá trình phân ly.
Tính chất của dung dịch điện ly yếu được xác định bởi các phân tử và ion hình thành trong quá trình phân ly ở trạng thái cân bằng động với nhau.
Mùi của axit axetic là do sự có mặt của phân tử CH 3 COOH, vị chua và sự thay đổi màu sắc của các chất chỉ thị có liên quan đến sự có mặt của ion H+ trong dung dịch.
Tính chất của dung dịch chất điện ly mạnh được xác định bởi tính chất của các ion được hình thành trong quá trình phân ly của chúng.
Ví dụ, các tính chất chung của axit, chẳng hạn như vị chua, sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị, v.v., là do sự hiện diện của các cation hydro (chính xác hơn là ion oxonium H 3 O +) trong dung dịch của chúng. Các tính chất chung của chất kiềm, chẳng hạn như độ xà phòng khi chạm vào, sự thay đổi màu sắc của chất chỉ thị, v.v., có liên quan đến sự hiện diện của ion hydroxit OH - trong dung dịch của chúng và tính chất của muối có liên quan đến sự phân hủy của chúng trong dung dịch thành cation kim loại (hoặc amoni) và anion của dư lượng axit.
Theo lý thuyết điện phân Mọi phản ứng trong dung dịch chất điện phân đều là phản ứng giữa các ion. Điều này giải thích cho tốc độ cao của nhiều phản ứng hóa học trong dung dịch điện phân.
Phản ứng xảy ra giữa các ion được gọi là phản ứng ion, và phương trình của các phản ứng này là phương trình ion.
Phản ứng trao đổi ion trong dung dịch nước có thể xảy ra:
1. không thể đảo ngược, đến cuối cùng.
2. Có thể đảo ngược, nghĩa là chảy đồng thời theo hai hướng ngược nhau. Phản ứng trao đổi giữa các chất điện ly mạnh trong dung dịch tiến tới hoàn toàn hoặc gần như không thể đảo ngược khi các ion kết hợp với nhau tạo thành các chất:
a) không hòa tan;
b) độ phân ly thấp (chất điện ly yếu);
c) chất khí.
Dưới đây là một số ví dụ về phương trình ion phân tử và viết tắt:
Phản ứng không thể đảo ngược, bởi vì một trong những sản phẩm của nó là một chất không hòa tan.
Phản ứng trung hòa là không thể đảo ngược, vì một chất có độ phân ly thấp được hình thành - nước.
Phản ứng không thể đảo ngược, vì khí CO 2 và một chất có độ phân ly thấp - nước - được hình thành.
Nếu trong số các chất ban đầu và trong số các sản phẩm phản ứng có chất điện ly yếu hoặc chất hòa tan kém thì các phản ứng đó có thể thuận nghịch, nghĩa là chúng không tiến tới hoàn thành.
Trong các phản ứng thuận nghịch, trạng thái cân bằng chuyển dịch theo hướng hình thành các chất ít tan nhất hoặc ít phân ly nhất.
Ví dụ:
Trạng thái cân bằng chuyển sang hình thành chất điện phân yếu hơn - H 2 O. Tuy nhiên, phản ứng như vậy sẽ không tiến triển hoàn toàn: các phân tử không phân ly của axit axetic và ion hydroxit vẫn còn trong dung dịch.
Nếu các chất ban đầu là chất điện ly mạnh, khi tương tác không tạo thành các chất hoặc khí không hòa tan hoặc phân ly nhẹ, thì các phản ứng như vậy không xảy ra: khi trộn các dung dịch sẽ hình thành hỗn hợp các ion.
Tài liệu tham khảo khi làm bài thi:
bảng tuần hoàn
Bảng độ hòa tan
Mục đích của công việc. Có được kỹ năng lập phương trình phân tử và ion của các phản ứng xảy ra trong dung dịch điện phân. Tìm hiểu cách xác định chiều của phản ứng ion.
Khi hòa tan một số chất vào nước (hoặc các dung môi phân cực khác), dưới tác dụng của các phân tử dung môi, các phân tử của chất đó bị phân hủy thành các ion. Kết quả của quá trình này, dung dịch không chỉ chứa các phân tử dung môi và chất tan mà còn chứa các ion thu được. Dung dịch của các chất khi hòa tan trong nước hoặc các dung môi phân cực khác sẽ phân hủy thành ion gọi là chất điện giải.
Quá trình hòa tan các phân tử của chất hòa tan (chất điện phân) thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi phân cực được gọi là sự phân ly điện phân.
Dung dịch điện phân có tính dẫn điện ion (các ion tham gia chuyển điện tích) và là chất dẫn điện loại hai.
Đặc tính định lượng của quá trình phân hủy chất hòa tan thành ion là mức độ phân ly điện phân – α. Mức độ phân ly là tỷ lệ giữa số lượng phân tử của chất hòa tan đã phân hủy thành các ion trong dung dịch (n) trên tổng số phân tử hòa tan (N):
Mức độ phân ly điện phân được xác định bằng thực nghiệm và được biểu thị bằng phân số của đơn vị hoặc phần trăm. Mức độ phân ly của chất điện phân phụ thuộc vào bản chất, nồng độ và nhiệt độ của chất điện phân.
Theo mức độ phân ly của chất điện phân trong dung dịch có nồng độ mol
nồng độ tương đương bằng 0,1 mol/l (0,1 N), dung dịch có điều kiện
Chúng được chia thành ba nhóm: chất điện ly mạnh, yếu và trung bình. Nếu ở
0,1n. trong dung dịch điện phân α > 0,3 (30 \%) chất điện phân được coi là chất điện ly mạnh, α ≤ 0,03 (3 \%) được coi là chất điện ly yếu. Các chất điện giải có giá trị trung gian về mức độ phân ly được coi là trung bình.
Chất điện ly mạnh nếu dung môi là nước
– các axit: HNO3, H2SO4, HCNS, HCl, HClO3, HClO4, HBr, HBrO3, HBrO4, HI, HIO3 HMnO4, H2SeO4, HReO4, HTcO4; cũng như các axit H2CrO4, H4P2O7, H2S2O6, rất mạnh trong giai đoạn phân ly đầu tiên, tức là khi ion H+ đầu tiên bị loại bỏ;
– bazơ: hydroxit của kiềm (Li, Na, K, Rb, Cs, Fr) và kim loại kiềm thổ (Ca, Sr, Ba, Ra): LiOH, NaOH, KOH, RbOH, CsOH, FrOH, Ca(OH)2 , Ba(OH)2, Sr(OH)2; Ra(OH)2; cũng như TlOH;
- hầu hết các muối. Ngoại lệ: Fe(SCN)3, Mg(CN)2, HgCl2, Hg(CN)2.
Chất điện li yếu bao gồm:
– các axit: H2CO3, HClO, H2S, H3BO3, HCN, H2SO3, H2SiO3, CH3COOH, HCOOH, H2C2O4, v.v. (Phụ lục, Bảng 2);
– bazơ (các nguyên tố p- và d): Be(OH)2, Mg(OH)2, Fe(OH)2, Zn(OH)2; amoni hydroxit NH4OH, cũng như các bazơ hữu cơ – amin (CH3NH2) và ampholyte (H3N+CH2COOˉ).
Nước là chất điện li rất yếu (H2O) α = 2·10-9, tức là
Các phân tử nước cũng có thể phân hủy thành các ion do sự tương tác giữa các phân tử với nhau.
Chất điện ly mạnh là những chất khi hòa tan trong nước sẽ phân hủy hoàn toàn thành các ion, tức là phân ly gần như hoàn toàn. Sau khi liên kết giữa các ion trong phân tử chất điện phân bị phá vỡ dưới tác dụng của các phân tử nước, các ion thu được sẽ bao quanh chúng bằng các phân tử nước và do đó ở trạng thái ngậm nước trong dung dịch. Có tính đến quá trình hydrat hóa của các ion, phương trình phân ly điện phân có thể được viết như sau:
|
|
Phương trình phân ly của chất điện ly mạnh được viết đơn giản:
Ví dụ:
NaCl → Na+ + Clˉ;
HNO3 → H+ + NO3ˉ;
Ba(OH)2 → Ba2+ + 2OHˉ
Chất điện ly yếu bao gồm các chất khi hòa tan trong nước sẽ phân ly một phần thành ion. Một trạng thái cân bằng được thiết lập giữa các ion có nồng độ trong dung dịch thấp và các phân tử thực sự không phân ly tồn tại:
CH3COOH ⇄ CH3COOˉ + H+; H2O ⇄ H+ + OHˉ.
Ký hiệu này có nghĩa là hai điều xảy ra đồng thời trong giải pháp.
quá trình: sự phân hủy các phân tử thành các ion và sự hình thành các phân tử từ các ion. Cân bằng trong dung dịch chất điện ly yếu dịch chuyển về phía sản phẩm ban đầu nên chất điện ly yếu trong dung dịch chủ yếu tồn tại ở dạng phân tử.
Tính chất hóa học của dung dịch điện phân phụ thuộc vào tính chất của các ion và phân tử có trong dung dịch. Hướng phản ứng giữa các ion và phân tử trong dung dịch điện phân được xác định bởi khả năng hình thành các chất hòa tan kém hoặc chất điện ly yếu. Nếu phản ứng không tạo thành chất hòa tan kém hoặc chất điện ly yếu thì phản ứng đó không thể tiếp tục. Ví dụ, khi trộn dung dịch natri nitrat và kali clorua, phản ứng không xảy ra, vì phản ứng trao đổi không thể tạo thành bất kỳ chất hòa tan kém hoặc chất điện phân yếu nào từ các ion trong dung dịch. Các muối này là chất điện li mạnh, tan nhiều trong nước nên dung dịch sẽ chứa
hỗn hợp ion này:
Na+ + NO3ˉ + K+ + Clˉ,
trong đó có các chất ban đầu. Vì vậy, trong trường hợp này không thể viết được phương trình phân tử của phản ứng trao đổi
NaNO3 + KCl ≠ KNO3 + NaCl.
Phản ứng xảy ra trong dung dịch có thể biểu diễn dưới dạng:
Phương trình phản ứng phân tử;
Phương trình ion-phân tử (đầy đủ hoặc viết tắt).
Phương trình phản ứng chỉ chứa công thức của các chất không phân ly được gọi là phương trình phân tử. Dạng phân tử của phương trình cho biết chất nào và số lượng bao nhiêu tham gia vào phản ứng. Nó cho phép bạn thực hiện các tính toán cần thiết liên quan đến phản ứng này. Phương trình chứa công thức của chất điện ly yếu không phân ly và ion của chất điện ly mạnh được gọi là phương trình phản ứng ion hoặc ion-phân tử hoàn chỉnh.
Bằng cách khử các sản phẩm giống nhau ở bên trái và bên phải của phương trình phản ứng ion-phân tử, chúng ta thu được phương trình phản ứng ion viết tắt hoặc ngắn gọn. Phương trình ion không chứa các chất giống hệt nhau (ion hoặc phân tử) ở bên trái và bên phải của phản ứng được gọi là phương trình ion rút gọn hoặc rút gọn của phản ứng. Phương trình này phản ánh bản chất của phản ứng đang diễn ra.
Khi viết phương trình phản ứng ion, bạn phải nhớ:
1) Chất điện ly mạnh nên viết dưới dạng các thành phần riêng biệt
các ion cấu thành của chúng;
2) cần ghi lại chất điện giải yếu và chất hòa tan kém
đổ vào dạng phân tử.
Ví dụ, hãy xem xét sự tương tác của soda với axit. Trong phương trình phân tử của một phản ứng, chất ban đầu và sản phẩm phản ứng được viết dưới dạng phân tử:
Na2CO3 + H2SO4 = Na2SO4 + CO2 + H2O.
Lưu ý rằng trong dung dịch nước, các phân tử chất điện phân
com phân hủy thành các ion, phương trình ion đầy đủ của phản ứng này có dạng
CO2–Trong phương trình ion, chất điện ly yếu, chất khí và chất hòa tan kém được viết dưới dạng phân tử. Dấu ↓ trong công thức của một chất có nghĩa là chất này bị loại ra khỏi phạm vi phản ứng ở dạng
kết tủa và dấu hiệu cho thấy chất đó được loại bỏ khỏi quả cầu phản ứng dưới dạng khí.
Các chất có phân tử phân ly hoàn toàn thành ion (chất điện ly mạnh) được viết dưới dạng ion. Tổng điện tích ở vế trái của phương trình phải bằng tổng điện tích ở vế phải.
Khi viết phương trình ion, người ta phải được hướng dẫn bởi bảng độ hòa tan của axit, bazơ và muối trong nước, tức là đảm bảo kiểm tra độ hòa tan của thuốc thử và sản phẩm, lưu ý điều này trong các phương trình, cũng như bảng hằng số phân ly của chất điện giải yếu (Phụ lục, bảng 1 và 2). Chúng ta hãy xem các ví dụ về cách viết một số phương trình ion-phân tử.
Ví dụ 1. Hình thành các hợp chất kém và ít tan (kết tủa).
a) Sự hình thành bari sunfat
Phương trình phân tử của phản ứng:
BaCl2 + Na2SO4 = BaSO4↓ + 2NaCl.
Phương trình phản ứng ion (ion-phân tử) hoàn chỉnh:
Ba2+ + 2Clˉ + 2Na+ + SO4 ˉ = BaSO4↓ + 2Na
CO2–CO2 + H2O (phương trình ion viết tắt).
Ví dụ 3. Sự hình thành chất điện ly yếu.
2Na+ + 2OH– +2H+ + SO 2–(phương trình ion đầy đủ)
2OH– + 2H+ = 2H2O (phương trình ion viết tắt).
Phản ứng trung hòa axit mạnh với bazơ mạnh bị khử thành sự tương tác giữa ion hydro với ion hydroxit;
b) axit yếu:
2NaNO2 + H2SO4 = 2HNO2 + Na2SO4 (phương trình phân tử)
NH+(phương trình ion đầy đủ)
NH4OH (phương trình ion ngắn).
Các bazơ mạnh đẩy lùi các bazơ yếu ra khỏi muối của chúng.
Ví dụ 4. Khi trong số các hợp chất ban đầu và sản phẩm phản ứng có chất điện ly yếu hoặc chất hòa tan kém thì phương trình sử dụng -
Có dấu thăng bằng “⇄”. Trạng thái cân bằng trong phản ứng chuyển dịch về phía chất điện ly yếu hơn hoặc chất ít tan, điều này được biểu thị
biểu tượng (↷)..
a) CH3COOH + NaOH ⇄ CH3COONa + H2O
CH3COOH + OHˉ ⇄ CH3COOˉ + H2O (↷).
Kết quả của phản ứng là tạo thành chất điện ly yếu hơn - nước. Bình đẳng-
Điều này chuyển sang phản ứng trực tiếp.
b) CaSO4↓ + Na2CO3 ⇄ CaCO3↓ + Na2SO4;
|
|
⇄ CaCO3↓ + 2 Na+
Kết quả của phản ứng là một loại muối ít tan hơn - canxi cacbonat.
chuyện. Cân bằng chuyển dịch theo hướng phản ứng thuận.
Ví dụ 5. Viết ba phương trình phân tử có thể xảy ra của phản ứng,
tương ứng với phương trình ion viết tắt: CH3COO– + H+ = CH3COOH.
Giải pháp. Vế trái của phương trình ion là các ion tự do CH3COO– và H+. Các ion này được hình thành trong quá trình phân ly của bất kỳ chất điện ly mạnh hòa tan nào. Các ion CH3COO– có thể được hình thành trong quá trình phân ly, ví dụ, các muối KCH3COO, NaCH3COO, Mg (CH3COO)2; nhà tài trợ
H+ mới có thể là axit mạnh bất kỳ. Phương trình phản ứng phân tử,
mà phương trình ion phân tử này tương ứng có thể là:
1. KCH3COO + HCl = CH3COOH + KCl;
2. NaCH3COO + HNO3 = CH3COOH + NaNO3;
3. Mg(CH3COO)2 + H2SO4 = 2 CH3COOH + MgSO4.
Biện pháp phòng ngừa an toàn
1. Đặc biệt cẩn thận khi làm việc với dung dịch axit và kiềm, không để chúng tiếp xúc với da và quần áo.
2. Nếu một sản phẩm khí độc hại được giải phóng trong quá trình thí nghiệm, hãy đảm bảo tiến hành thí nghiệm trong tủ hút có hệ thống thông gió đang chạy.
3. Cẩn thận khi làm việc với muối độc và dung dịch của chúng (muối bari, crom, đồng, v.v.).
sự phân ly điện phân là quá trình phân hủy các phân tử chất điện phân thành các ion dưới tác dụng của các phân tử dung môi phân cực.
Chất điện giải- đây là những chất mà chất tan hoặc dung dịch nước dẫn được dòng điện. Chúng bao gồm các dung dịch axit, tan chảy và dung dịch kiềm và muối. Chất không điện giải- Là chất không dẫn điện. Chúng bao gồm nhiều chất hữu cơ.
Chất điện ly gần như phân ly hoàn toàn thành ion gọi là mạnh; chất điện phân phân ly một phần thành ion gọi là yếu đuối.Để định lượng mức độ hoàn chỉnh của sự phân ly, khái niệm về mức độ phân ly đã được đưa ra. Mức độ phân ly chất điện phân là tỷ lệ giữa số phân tử bị phân hủy thành ion trên tổng số phân tử trong dung dịch.
Thông thường mức độ phân ly ( α ) được biểu thị bằng phân số của một đơn vị hoặc%:
Ở đâu N- số lượng hạt bị phân ly điện phân;
N 0 - tổng số hạt có trong dung dịch.
Chất điện ly mạnh – hầu hết các muối, bazơ hòa tan ( NaOH, KOH, Ba(Ồ) 2 v.v.), axit vô cơ ( H 2 VÌ THẾ 4 , HCl, HNO 3 , HBr, CHÀO vân vân.) .
chất điện li yếu- bazơ không tan và N.H. 4 Ồ, axit vô cơ ( H 2 CO 3, , H 2 S, HNO 2, H 3 P.O. 4 vv), axit hữu cơ và nước H 2 ồ.
Các chất điện ly mạnh gần như phân ly hoàn toàn thành các ion (tức là quá trình phân ly là không thuận nghịch) và trong một giai đoạn:
HCl = H + + Cl – H 2 VÌ THẾ 4 = 2H + + VẬY 4 2–
Chất điện ly yếu phân ly một phần (tức là quá trình phân ly thuận nghịch) và từng bước . Ví dụ, đối với axit đa bazơ, một ion hydro được tách ra ở mỗi giai đoạn:
1. H 2 VÌ THẾ 3 ⇄ H + +HSO 3 - 2. HSO 3 - ⇄ H + + VẬY 3 2-
Như vậy, số bậc của axit polyaxit sẽ được xác định bởi tính bazơ của axit (số ion hydro), còn số bậc của bazơ đa axit sẽ được xác định bởi độ axit của bazơ (hoặc số nhóm hydroxyl) : N.H. 4
Ồ
⇄
N.H. 4
+
+
Ồ –
.
Quá trình phân ly điện phân kết thúc bằng việc thiết lập trạng thái cân bằng hóa học trong hệ thống, được đặc trưng bởi hằng số cân bằng: 
Hằng số cân bằng của quá trình phân ly điện phân được gọi là hằng số phân ly - ĐẾN D. Hằng số phân ly phụ thuộc vào bản chất của chất điện phân, bản chất của dung môi và nhiệt độ, nhưng không phụ thuộc vào nồng độ của chất điện phân.
Giữa ĐẾN D Và α có mối quan hệ định lượng:
(13)
Mối quan hệ (13) được gọi là định luật pha loãng Ostwald: mức độ phân ly của chất điện ly yếu tăng khi pha loãng dung dịch.
Đối với chất điện li yếu thì khi α 1, ĐẾN D = α 2 VỚI.
Nước là chất điện li yếu nên phân ly thuận nghịch:
H 2 ồ ⇄ H + + Ồ – ∆ H= +56,5 kJ/mol
Hằng số phân ly nước: 
Mức độ phân ly của nước rất nhỏ (nước là chất điện li rất yếu). Vì nước hiện diện với lượng dư thừa lớn nên nồng độ của nó có thể được coi là không đổi và 
, Sau đó
ĐẾN D [ H 2 ồ] = [ H + ]∙[ Ồ - ] = 55,6∙1,8∙10 -16 = 10 -14
[ H + ]∙[ Ồ - ] = 10 -14 = K W- Tích số ion của nước
Vì nồng độ của cation hydro và ion hydroxit trong nước bằng nhau nên: [
H +
]
= [
Ồ -
]
=
.
Hòa tan các chất khác (axit, bazơ, muối) vào nước làm thay đổi nồng độ ion N + hoặc ANH TA – , và tích của chúng luôn không đổi và bằng 10 -14 ở T = 25 0 C. Nồng độ ion N + có thể dùng làm thước đo độ axit hoặc độ kiềm của dung dịch. Thông thường, chỉ số hydro được sử dụng cho mục đích này: độ pH = - lg[ H + ]. Như vậy, giá trị pH là logarit thập phân của nồng độ ion hydro, lấy dấu ngược lại.
Tùy thuộc vào nồng độ của các ion hydro, ba môi trường được phân biệt.
TRONG trung lập môi trường [ H + ] = [ Ồ - ]= 10 -7 mol/l, pH= –lg 10 -7 = 7 . Môi trường này đặc trưng cho cả nước tinh khiết và dung dịch trung tính. TRONG chua giải pháp [ H + ] > 10 -7 mol/l, pH< 7 . Trong môi trường axit độ pH thay đổi trong 0 < рН < 7 . TRONG có tính kiềm môi trường [ H + ] < [ОН – ] Và [ H + ] < 10 -7 mol/l, kể từ đây, pH > 7. Giới hạn thay đổi pH: 7 < рН < 14 .
Phản ứng trao đổi ion (RIO)- Đây là phản ứng giữa các ion xảy ra trong dung dịch chất điện giải. Một đặc điểm khác biệt của phản ứng trao đổi: các nguyên tố tạo nên chất phản ứng không làm thay đổi trạng thái oxy hóa của chúng. Phản ứng trao đổi ion là phản ứng không thuận nghịch và xảy ra cho rằng: 1) tạo thành chất ít tan, 2) giải phóng chất khí, 3) tạo thành chất điện ly yếu.
Trong RIO, các ion tích điện trái dấu được liên kết và loại bỏ khỏi quả cầu phản ứng. Bản chất của các phản ứng trao đổi ion được thể hiện bằng các phương trình ion, không giống như các phương trình phân tử, cho thấy những người thực sự tham gia phản ứng. Khi soạn phương trình ion, cần chú ý đến thực tế là các chất hơi phân ly, ít tan (kết tủa) và khí được viết ở dạng phân tử. Chất điện ly hòa tan mạnh được viết dưới dạng ion. Vì vậy, khi viết phương trình ion cần sử dụng bảng độ tan của muối, bazơ trong nước.
Thủy phân– đây là quá trình tương tác giữa các ion muối với các phân tử nước dẫn đến hình thành các hợp chất có độ phân ly thấp; là trường hợp đặc biệt của phản ứng trao đổi ion.
Muối tạo thành bởi: axit yếu và bazơ mạnh ( 3 NaCH, COO 2 CO 3 , COO 2 S, );
Na N.H. 4 bazơ yếu và axit mạnh (, Cl 3 , FeCl 3 ,);
AlCl N.H. 4 bazơ yếu và axit yếu (, N.H. 4 CH 3 NaCH).
CN COO 2 VÌ THẾ 4 , Muối tạo bởi axit mạnh và bazơ mạnh không bị thủy phân: 2 , BaCl, NaCl NaJ
vân vân. N + hoặc ANH TA – Thủy phân muối làm tăng nồng độ ion
. Điều này dẫn đến sự thay đổi trạng thái cân bằng ion của nước và tùy thuộc vào bản chất của muối, tạo ra môi trường axit hoặc kiềm cho dung dịch (xem ví dụ về giải quyết vấn đề). BÀI 9 lớp 10
(năm học đầu tiên)
Lý thuyết về sự phân ly điện phân. Kế hoạch phản ứng trao đổi ion
1. Chất điện giải và chất không điện giải.
2. Lý thuyết phân ly điện phân (ED) của S.A. Arrhenius.
3. Cơ chế phân ly điện phân của chất điện phân bằng liên kết cực ion và cộng hóa trị.
4. Mức độ phân ly.
5. Axit, bazơ, hydroxit lưỡng tính, muối theo quan điểm của TED.
6. Tầm quan trọng của chất điện giải đối với cơ thể sống.
7. Sự phân ly của nước. Sản phẩm ion của nước. Chỉ số hydro. Môi trường chứa dung dịch nước của chất điện giải. Các chỉ số.
8. Phản ứng trao đổi ion và điều kiện xảy ra.
Chất điện giải Dựa trên khả năng dẫn dòng điện trong dung dịch nước hoặc tan chảy, tất cả các chất có thể được chia thành chất điện giải và chất không điện phân.
Chất không điện giải– đây là những chất mà dung dịch hoặc chất nóng chảy của chúng dẫn dòng điện; Chất điện phân (axit, muối, kiềm) chứa liên kết cộng hóa trị ion hoặc có cực.
– đây là những chất mà dung dịch hoặc chất tan chảy không dẫn điện; trong các phân tử không điện giải (chất hữu cơ, khí, nước) liên kết là cộng hóa trị không phân cực hoặc phân cực thấp. Để giải thích tính dẫn điện của dung dịch và sự tan chảy của chất điện phân, Arrhenius đã tạo ra vào năm 1887, các quy định chính như sau.
1. Các phân tử chất điện phân trong dung dịch hoặc tan chảy đều bị phân ly (phân ly thành các ion). Quá trình phân hủy các phân tử chất điện phân thành các ion trong dung dịch hoặc tan chảy được gọi là sự phân ly điện phân. Ion- Là những hạt mang điện tích. Các ion tích điện dương – cation, tích điện âm – anion. Tính chất của các ion khác với tính chất của các nguyên tử trung tính tương ứng, điều này được giải thích là do cấu trúc điện tử khác nhau của các hạt này.
2. Trong dung dịch hoặc tan chảy, các ion chuyển động hỗn loạn. Tuy nhiên, khi một dòng điện chạy qua dung dịch hoặc tan chảy, chuyển động của các ion trở nên có trật tự: các cation di chuyển về phía cực âm (điện cực tích điện âm) và các anion di chuyển về phía cực dương (điện cực tích điện dương).
3. Phân ly là một quá trình thuận nghịch. Đồng thời với sự phân ly đến sự kết hợp- quá trình hình thành các phân tử từ các ion.
4. Tổng điện tích của các cation trong dung dịch hoặc dung dịch nóng chảy bằng tổng điện tích của các anion và trái dấu; toàn bộ dung dịch đều trung hòa về điện.
Lý do chính cho sự phân ly trong dung dịch có dung môi phân cực là sự hòa tan của các ion (trong trường hợp dung dịch nước là hydrat hóa). Sự phân ly của các hợp chất ion trong dung dịch nước xảy ra hoàn toàn (KCl, LiNO 3, Ba(OH) 2, v.v.). Các chất điện phân có liên kết cộng hóa trị có cực có thể phân ly một phần hoặc hoàn toàn tùy thuộc vào độ phân cực của liên kết (H 2 SO 4, HNO 3, HI, v.v.). Các ion ngậm nước được hình thành trong dung dịch nước, nhưng để dễ viết, các phương trình mô tả các ion không có phân tử nước:
Một số chất điện phân phân ly hoàn toàn, một số khác - một phần. Để mô tả sự phân ly, khái niệm này được đưa ra mức độ phân ly điện phân. Giá trị cho thấy tỷ lệ số lượng phân tử phân ly N về số lượng phân tử hòa tan N chất điện phân trong dung dịch:
= N/N.
Mức độ phân ly tăng khi dung dịch được pha loãng và nhiệt độ của dung dịch tăng. Tùy thuộc vào mức độ phân ly, chất điện giải được chia thành mạnh, trung bình và yếu. Các chất điện ly mạnh gần như phân ly hoàn toàn trong dung dịch, mức độ phân ly của chúng lớn hơn 30% và có xu hướng lên tới 100%. Chất điện giải trung bình bao gồm các chất điện giải có mức độ phân ly từ 3% đến 30%. Mức độ phân ly của chất điện ly yếu nhỏ hơn 3%. Chất điện ly mạnh bao gồm muối, axit mạnh và kiềm. Những chất yếu bao gồm axit yếu, bazơ không hòa tan, amoni hydroxit, nước.
Từ quan điểm của lý thuyết phân ly điện phân, có thể định nghĩa các chất thuộc các loại khác nhau.
Axit– đây là những chất điện giải khi phân ly tạo thành cation hydro và anion của dư lượng axit. Số bước phân ly phụ thuộc vào tính bazơ của axit, ví dụ:
HCl H + + Cl – ,
H 2 CO 3 H + + HCO 3 – 2H + + CO 3 2– .
Lý do- đây là những chất điện phân phân ly thành cation kim loại và anion nhóm hydroxy. Số bước phân ly phụ thuộc vào độ axit của bazơ, ví dụ:
NaOH Na + + 2OH – ,
Ca(OH) 2 CaOH + + OH – Ca 2+ + 2OH – .
Hydroxit lưỡng tính– đây là những chất điện ly yếu, khi phân ly sẽ tạo thành cả cation hydro và anion nhóm hydroxy, ví dụ:
Zn(OH) 2 ZnOH + + OH – Zn 2+ + 2OH – ,
H 2 ZnO 2 H + + HZnO 2 – 2H + + ZnO 2 2– .
Muối trung bình– đây là những chất điện phân phân ly thành cation kim loại và anion của dư lượng axit, ví dụ:
Na 2 SO 4 2Na + + SO 4 2– .
Muối axit– đây là những chất điện phân phân ly thành cation kim loại và anion phức tạp, bao gồm các nguyên tử hydro và dư lượng axit, ví dụ:
NaНСО 3 Na + + НСО 3 – .
muối cơ bản– đây là những chất điện phân phân ly thành anion của dư lượng axit và cation phức tạp bao gồm các nguyên tử kim loại và nhóm hydroxy, ví dụ:
Cu(OH)Cl CuOH + + Cl – .
Muối phức- đây là những chất điện giải khi phân ly tạo thành các ion phức tạp khá ổn định trong dung dịch nước, ví dụ:
K 3 3K + + 3– .
Chất điện giải là một phần không thể thiếu trong chất lỏng và mô của cơ thể sống. Đối với quá trình sinh lý và sinh hóa bình thường, các cation natri, kali, canxi, magie, hydro, anion clo, ion sunfat, ion bicarbonate, ion hydroxit, v.v.. Nồng độ của các ion này trong cơ thể con người là khác nhau. . Ví dụ, nồng độ ion natri và clo rất đáng kể và được bổ sung hàng ngày. Nồng độ của các ion hydro và hydroxit rất nhỏ nhưng đóng vai trò lớn trong các quá trình sống, góp phần vào hoạt động bình thường của các enzyme, quá trình trao đổi chất, tiêu hóa thức ăn, v.v.
Sự phân ly của nước.
giá trị pH
Nước là chất điện li lưỡng tính yếu. Phương trình phân ly nước có dạng:
H 2 OH ++ + OH –
2H 2 O H 3 O + + OH – .
Nồng độ của proton và ion hydroxit trong nước là như nhau và là 10–7 mol/l ở 25 °C.
Tích của nồng độ ion hydro và ion hydroxit được gọi là sản phẩm ion của nước và ở 25°C là 10–14.
Môi trường của bất kỳ dung dịch nước nào cũng có thể được đặc trưng bởi nồng độ của các ion H + hoặc OH -. Có các dung dịch trung tính, axit và kiềm.
Trong môi trường dung dịch trung tính:
10 –7 mol/l,
trong dung dịch axit:
> , tức là
> 10 –7 mol/l,
trong dung dịch kiềm:
> , tức là giá trị pH> 10 –7 mol/l.
Để mô tả môi trường dung dịch, sẽ thuận tiện hơn khi sử dụng chỉ báo pH (Bảng 1, xem trang 14).