(16)-2.3水的解离平衡和溶液的pH

同学们好！这次课主要讨论水的解离平衡和溶液的pH.不论是在生物体还是在日程生活中，水是一种非常重要的溶剂。前面讨论，水是两性物质，那么水分子之间就会存在质子自递平衡。一、水的解离平衡水是一种既能接受质子，又能释放出质子的两性物质。纯水的解离，实际上是水分子之间的质子的转移过程。即：H2O+H2O-H3O++OH-这种发生在同种溶剂分子之间的质子传递作用称为质子自递反应(protonself-transferreaction)o水的质子自递反应是可逆的，当达到平衡时，有[H+][QH-][H2O]-因为水是非常弱的电解质，所以可把上式中的田2。]看成是一个常数，将它与合并，则有]=Kw" (3-8)Kw”称为水的质子自递标准平衡常数(protonself-transferconstantofwater),又称水的离子积(ionproductofwater),其值与温度有关，如25℃时为1.00*10一凶。代入式(3-8)得：[H+][OH-]=1.00xW,4=水的离子积不仅适用于纯水，也适用于一切稀水溶液。因为水溶液中[H+]与[OH]之乘积是一常数，如果已知水溶液中[H+],就可以根据式(3-8)算出[OH]反之亦然。在任何稀水溶液中都同时存在着H+和OH,只是它们的相对浓度有所不同。即在中性溶液中,[H+]=1.00x10-7=[0H]在酸性溶液中，[H+]>LOOxlO-7>[OH]在碱性溶液中，[H+]<1.00x10-7<[OH]溶液的酸碱性习惯上用[H+]来表示，因此可以根据溶液的[H+]是大于、小于、还是等于1.00X10-7来判断溶液的酸碱性。、溶液的pH由于在科研活动和生产实际中通常会涉及一些[H+]值很小的溶液，对其书写及进行计算均感不便，所以人们常用pH即H+相对平衡浓度的负对数来表示溶液的酸碱性。pH=-lg[H+] (3-9)溶液的酸碱性也可以用pOH来表示，pOH是[OH]的负对数。pOH=-lg[OH] (3-10)在常温下，水溶液中[H+]・[OH-]=LOOX10-14,故有pH+pOH=14.00 (3-11)用pH表示溶液酸碱性时，其应用范围通常在0〜14。当溶液中的[H+]或[OH]大于1时，直接用[H+]或[OH]表示溶液酸碱性比用pH表示更为简便。溶液的酸碱性在医学上极为重要。机体内的各种体液都要求维持一定的pH,否则将严重地影响各组织的正常活动。健康人血液的pH经常保持在7.35-7.45之间，有0.1的改变，都可能会发生酸中毒(acidosis)或碱中毒(alkalosis)。机体内的化学变化只有在一定的pH范围内才能正常进行。人体中作催化剂的酶，只有在一定的pH下才具有显著的活性。从上述讨论可知，各种物质酸碱性的强弱程度，应该是以某一种物质为标准相对而言的。一般反应是在以水为溶剂的溶液中进行的，因此，通常水就作为比较各种物质酸碱性强弱的标准。若以HB代表酸，则B-是它的共辗碱，在水中存在平衡HB+H2OH3O++B-,_[H3+O][B-Ja-[HB]其共轨碱A」的解离平衡为：B-+H2OHB+OH-则碱标准解离常数b-FB] - [B-] [H3O+]Ka°Kb°=Kw即在水溶液中，任何共加酸碱对的酸解离常数Ka°与碱解离常数Kb°的乘积，等于溶剂水的离子积Kw'。这表明共甄酸碱对的Ka°与Kb”成反比。也就是说共趣酸的Ka"愈大，酸性愈强，则其共貌碱的Kb°愈小，碱性愈弱；反之亦然。例1:已知N&的人。=1.79*10力求!^^的燃.Ka®=V/Kb0=1.00x1014/179xlO-s=5.59xlO10例2：已知H2cOj的=446To7•心电468x10口.求COr的给9K2e・解：COJ和HCO,为共鸵酸碱对，故&片&❷