The chemistry of aqueous solutions

The chemistry of aqueous solutions is dominated by the equilibrium between neutral water molecules and the ions they form.

2 H2O(l) H3O+(aq) + OH-(aq)

Strict application of the rules for writing equilibrium constant expressions to this reaction produces the following result.

equation

This is a legitimate equilibrium constant expression, but it fails to take into account the enormous difference between the concentrations of neutral H2O molecules and H3O+ and OH- ions at equilibrium.

Measurements of the ability of water to conduct an electric current suggest that pure water at 25oC contains 1.0 x 10-7 moles per liter of each of these ions.

[H3O+] = [OH-] = 1.0 x 10-7 M

At the same temperature, the concentration of neutral H2O molecules is 55.35 molar.

equation

The ratio of the concentration of the H+ (or OH-) ion to the concentration of the neutral H2O molecules is therefore 1.8 x 10-9.

equation

In other words, only about 2 parts per billion (ppb) of the water molecules dissociate into ions at room temperature.

The equilibrium concentration of H2O molecules is so much larger than the concentrations of the H3O+ and OH- ions that it is effectively constant. We therefore build the [H2O] term into the equilibrium constant for the reaction and thereby greatly simplify equilibrium calculations. We start by rearranging the equilibrium constant expression for the dissociation of water to give the following equation.

[H3O+][OH-] = Kc x [H2O]2

We then replace the term on the right side of this equation with a constant known as the waterdissociation equilibrium constant, Kw.

[H3O+][OH-] = Kw

In pure water, at 25C, the [H3O+] and [OH-] ion concentrations are 1.0 x 10-7 M. The value of Kw at 25C is therefore 1.0 x 10-14.

[1.0 x 10-7][1.0 x 10-7] = 1.0 x 10-14 (at 25C)
Although Kw is defined in terms of the dissociation of water, this equilibrium constant expression is equally valid for solutions of acids and bases dissolved in water. Regardless of the source of the H3O+ and OH- ions in water, the product of the concentrations of these ions at equilibrium at 25C is always 1.0 x 10-14.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

เคมีของโซลูชั่นสเอาท์ที่ถูกครอบงำ ด้วยสมดุลระหว่างโมเลกุลของน้ำที่เป็นกลางและกันพวกเขาฟอร์ม2 H2O(l) <> – H3O+(aq) + OH-(aq)แอพลิเคชันอย่างเข้มงวดของกฎสำหรับการเขียนสมดุลค่าคงที่นิพจน์ปฏิกิริยานี้ก่อให้เกิดผลลัพธ์ต่อไปนี้สมการนี้เป็นนิพจน์ค่าคงที่สมดุลที่ถูกต้อง แต่ไม่คำนึงถึงความแตกต่างมหาศาลระหว่างความเข้มข้นของกลางโมเลกุล H2O และ H3O + และ OH-ประจุที่สมดุลประเมินความสามารถของน้ำการปัจจุบันการไฟฟ้าแนะนำว่า น้ำบริสุทธิ์ที่ 25oC ประกอบด้วย 1.0 x 10-7 โมลต่อลิตรของแต่ละประจุเหล่านี้[H3O +] = [OH-] = 1.0 x 10-7 Mที่อุณหภูมิเดียวกัน ความเข้มข้นของโมเลกุล H2O เป็นกลางเป็น 55.35 สบสมการอัตราส่วนของความเข้มข้นของไอออน H + (หรือ OH-) กับความเข้มข้นของโมเลกุล H2O เป็นกลางจึง 1.8 x 10-9สมการในคำอื่น ๆ เพียง 2 ส่วนต่อพันล้าน (ppb) ของน้ำ โมเลกุล dissociate เข้ากันที่อุณหภูมิห้องสมดุลความเข้มข้นของโมเลกุล H2O เป็นมากมากกว่าความเข้มข้นของ H3O + และ OH-ประจุที่อยู่คงได้อย่างมีประสิทธิภาพ เราจึง สร้างคำ [H2O] เป็นค่าคงสมดุลสำหรับปฏิกิริยา และจึงยิ่งคำนวณสมดุล เราเริ่มต้น ด้วยการจัดเรียงใหม่นิพจน์ค่าคงที่สมดุลสำหรับ dissociation น้ำให้สมการต่อไปนี้[H3O +] [OH-] = Kc x [H2O] 2เราแล้วแทนคำทางด้านขวาของสมการนี้ ด้วยค่าคงที่เรียกว่า waterdissociation สมดุลคง Kw[H3O +] [OH-] =กิโลวัตต์ในบริสุทธิ์ น้ำ ที่ 25C [H3O +] และ [OH-] ความเข้มข้นไอออนเป็น 1.0 x 10-7 M ค่า Kw ที่ 25C จึงเป็น 1.0 x 10-14[1.0 x 10-7] [1.0 x 10-7] = 1.0 x 10-14 (25C)แม้ว่ากิโลวัตต์ไว้ใน dissociation น้ำ นิพจน์นี้ค่าคงที่สมดุลถูกต้องเท่า ๆ กันการแก้ไขปัญหาของฐานที่ละลายในน้ำและกรด โดยแหล่งที่มาของ H3O + และ OH-กันน้ำ ผลคูณของความเข้มข้นของประจุที่สมดุลที่ 25 C เหล่านี้ได้เสมอ 1.0 x 10-14

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

คุณสมบัติทางเคมีของสารละลายที่ถูกครอบงำด้วยความสมดุลระหว่างโมเลกุลของน้ำที่เป็นกลางและไอออนที่พวกเขาในรูปแบบ. 2 H2O (ลิตร) <---> H3O + (AQ) + OH- (AQ) แอพลิเคชันที่เข้มงวดของกฎสำหรับการเขียนสำนวนคงที่สมดุล ปฏิกิริยานี้ก่อให้เกิดผลต่อไป. สมนี้เป็นความสมดุลที่ถูกต้องแสดงออกอย่างต่อเนื่อง แต่ก็ล้มเหลวที่จะคำนึงถึงความแตกต่างอย่างมากระหว่างความเข้มข้นของโมเลกุลที่เป็นกลาง H2O และ H3O + และไอออน OH- ที่สมดุล. การวัดความสามารถในการน้ำไป ดำเนินการกระแสไฟฟ้าให้เห็นว่าน้ำบริสุทธิ์ที่ 25oC มี 1.0 x 10-7 โมลต่อลิตรของแต่ละไอออนเหล่านี้. [H3O +] = [OH-] = 1.0 x 10-7 M ที่อุณหภูมิเดียวกันความเข้มข้นของ H2O เป็นกลาง โมเลกุลเป็น 55.35 กราม. สมอัตราส่วนของความเข้มข้นของ H + (หรือ OH-) ไอออนกับความเข้มข้นของโมเลกุล H2O เป็นกลางจึงเป็น 1.8 x 10-9. สมในคำอื่น ๆ เพียงประมาณ 2 ส่วนต่อพันล้าน (ppb) ของโมเลกุลของน้ำแยกตัวออกเข้าไปไอออนที่อุณหภูมิห้อง. ความเข้มข้นสมดุลของโมเลกุล H2O มากมีขนาดใหญ่กว่าความเข้มข้นของ H3O + และไอออน OH- ที่ว่ามันเป็นอย่างมีประสิทธิภาพอย่างต่อเนื่อง ดังนั้นเราจึงสร้าง [H2O] ระยะเข้าสู่สมดุลอย่างต่อเนื่องสำหรับการเกิดปฏิกิริยาและจึงช่วยลดความซับซ้อนการคำนวณสมดุล เราเริ่มต้นด้วยการจัดเรียงการแสดงออกของความสมดุลอย่างต่อเนื่องสำหรับการแยกตัวของน้ำเพื่อให้สมการต่อไป. [H3O +] [OH-] = Kc x [H2O] 2 จากนั้นเราจะเปลี่ยนระยะที่ด้านขวาของสมการนี้กับค่าคงที่รู้จักกันในนาม สมดุล waterdissociation คง, Kw. [H3O +] [OH-] = กิโลวัตต์ในน้ำบริสุทธิ์ที่25C ที่ [H3O +] และ [OH-] ความเข้มข้นของไอออนเป็น 1.0 x 10-7 เมตรมูลค่าของกิโลวัตต์ที่ 25 องศาเซลเซียสจึงเป็น 1.0 x 10-14. [1.0 x 10-7] [1.0 x 10-7] = 1.0 x 10-14 (ที่ 25 องศาเซลเซียส) ถึงแม้ว่ากิโลวัตต์ที่กำหนดไว้ในแง่ของการแยกตัวของน้ำ, การแสดงออกคงที่สมดุลนี้มีผลบังคับใช้อย่างเท่าเทียมกันสำหรับ การแก้ปัญหาของกรดและเบสละลายในน้ำ โดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาของ H3O + และ OH- ไอออนในน้ำผลิตภัณฑ์ของความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้ในความสมดุลที่ 25C อยู่เสมอ 1.0 x 10-14

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

เคมีของสารละลายจะถูกครอบงำโดยสมดุลระหว่างโมเลกุลของน้ำที่เป็นกลางและไอออนพวกเขาฟอร์ม

2 H2O ( l ) < --- > h3o ( AQ ) โอ - ( AQ )

ที่เข้มงวดการประยุกต์ใช้กฎสำหรับการเขียนสมดุลปฏิกิริยาการแสดงออกนี้ก่อให้เกิดผลลัพธ์ต่อไปนี้


สมการ มันเป็นกฎของสมดุลคงที่ การแสดงออกแต่ล้มเหลวที่จะเข้าบัญชีมีความแตกต่างอย่างมากระหว่างความเข้มข้นของโมเลกุล H2O และเป็นกลาง และ h3o OH - ไอออนที่สมดุล

การวัดความสามารถของน้ำที่จะนำกระแสไฟฟ้าว่า น้ำบริสุทธิ์ที่ 25oc ประกอบด้วย 1.0 x 10-7 โมลต่อลิตรของแต่ละไอออนเหล่านี้

[ h3o ] = [ อ้าว ] = 1.0 x 10-7 M

ที่อุณหภูมิเดียวกัน ,ความเข้มข้นของ H2O โมเลกุลเป็นกลางไฟฟ้าฟันกราม

สม

อัตราส่วนของความเข้มข้นของ H ( OH - ) ไอออนเพื่อความเข้มข้นของโมเลกุล H2O เป็นกลางจึงเป็น 1.8 x 10-9

สม

ในคำอื่น ๆเพียง 2 ส่วน ต่อล้าน ( ppb ) ของน้ำ แยกเป็นโมเลกุลไอออนที่อุณหภูมิห้อง .

สมดุลความเข้มข้นของโมเลกุลของ H2O มากขนาดใหญ่กว่าความเข้มข้นของ h3o และโอ - ไอออน มันมีประสิทธิภาพที่คงที่ ดังนั้นเราจึงสร้าง [ H2O ] ในระยะเข้าสู่สมดุลสำหรับการเกิดปฏิกิริยาและจึงช่วยลดความซับซ้อนของการคำนวณสมดุลเราเริ่มด้วยการจัดสมดุลของน้ำ การแสดงออกเพื่อให้สมการดังนี้

[ h3o ] [ โอ ] - = KC x [ H2O ] 2

เราเปลี่ยนคำบนด้านขวาของสมการนี้ด้วยคงรู้จักกันเป็น waterdissociation สมดุลคงที่

[ กิโลวัตต์ h3o ] [ อ้าว ] = kW

ในน้ำบริสุทธิ์ ที่ 25C , [ h3o ] และ [ โอ ] - ion ความเข้มข้น 1.0 x 10-7 ม.ค่ากิโลวัตต์ที่ 25C จึง 1.0 x 1.0 x 10-14 .

[ 10-7 ] [ 10-7 ] = 1.0 x 1.0 x 10-14 ( 25C )
ถึงแม้ว่ากิโลวัตต์ ที่กำหนดไว้ในเงื่อนไขของการสมดุลของน้ำนี้ การแสดงออกที่ถูกต้องอย่างเท่าเทียมกันสำหรับโซลูชั่นของกรดและเบสที่ละลายในน้ำ โดยไม่คำนึงถึงแหล่งที่มาของ h3o และ OH - ไอออนในน้ำผลคูณของความเข้มข้นของไอออนเหล่านี้ที่สมดุลที่ 25C เสมอ 1.0 x 10-14 .