17. JONY

A) Jony w wodzie pochodzą z dysocjacji elektrolitycznej, czyli rozpadu cząsteczek związków chemicznych po wpływem rozpuszczalnika. Dysocjują związki w których wiązania są jonowe lub bardzo silnie spolaryzowane, zdysocjowany roztwór związku chemicznego nazywa się elektrolitem. Pojęcie Elektrolit oznacza nie mniej nie wiecej jak: substancję, która stopiona lub rozpuszczona w rozpuszczalniku dysocjuje (czyli jak pisałem wcześniej rozpada się na swobodne jony).
Elektrolitami są: wodne roztwory soli, kwasów i zasad, oraz stopy tych związków. Elektrolity w zależności od ich stopnia dysocjacji dzieli się na:

-Mocne elektrolity, całkowicie zdysocjowane na jony - wodorotlenki pierwiastków pierwszej i drugiej grupy układu okresowego np. : KOH, NaOH, mocne kwasy m.in. HCl, HI, HBr, H₂SO₄, HNO₃, HClO₄ oraz większość soli nieorganicznych rozpuszczalnych w wodzie.
-Słabe elektrolity, są tylko częściowo zdysocjowane na jony - H₂CO₃, H₃PO₄, H₂SO₃, HNO₂, CH₃COOH.
Elektrolit w wyniku dysocjacji może przewodzić prąd elektryczny. Przewodność elektrolitu zwana jest konduktancją, jest ściśle związana z ilością oraz ładunkiem jonów w roztworze, stąd jest wykorzystywane do analizy ilościowej jak i w pewnym stopniu jakościowej w metodzie zwanej konduktometrią. Z użyciem konduktometru (przyrządu do pomiaru przewodności) możemy kontrolować stan wody w akwarium. Gdy w wodzie wzrasta stężenie jonów azotanowych, węglanowych, fosforanowych i innych następuje wzrost przewodności elektrolitycznej wody.
W dalszej części rozważając następne zagadnienia związane z wodą będziemy mówić o zjawiskach jonowych. Dzięki swojej polarności woda tworzy wiązania wodorowe, to właśnie one powodują „wysoką” temperaturę topnienia i wrzenia w porównaniu do innych wodorków tlenowców takich jak H₂S, H₂Se, H₂ Te.
W środowisku wodnym dzięki polarności tego rozpuszczalnika wiele związków ulega dysocjacji (wymienione wcześniej elektrolity). Sama woda również podlega dysocjacji (autodysocjacji) zgodnie z równaniem:
H₂O + H₂O <-> H₃O­­⁺ + OH ^-

H₃O­­⁺ - jon hydroniowy

OH ^- - Anion wodorotlenowy

w uproszczeniu:
H₂O <-> H­­⁺ + OH ^-

 

H­­⁺- kation wodorowy
OH ^- - Anion wodorotlenowy

Strzałki w obie strony to stan równowagi chemicznej. Reakcja nie przebiega do końca, lecz na bieżąco ustala się równowaga w postaci pewnych stężeń substancji po obu stronach równania.

 

PH

B)Woda ulega stałej, samoczynnej dysocjacji, w wyniku czego niewielka część cząsteczek znajduje się zawsze w postaci jonów OH^-- i H⁺.

W trakcie dysocjacji pęka jedno z wiązań O-H, a uwolniony kation H⁺ dołącza się do cząsteczki wody tworząc jon hydroniowy H₃O⁺. Z tego powodu w roztworach wodnych praktycznie nie spotyka się wolnych jonów H⁺. Jednak przy określaniu stężenia jony podaje się umownie jako [H⁺] i [OH^-].

Stężenie jonów wodorowych [H⁺] jest miarą kwasowości roztworu. W 25°  C w czystej wodzie stężenia wynoszą: [H⁺]=[OH^-]=10 ^-7 mola/litr. Dla uproszczenia przyjęto używać skali pH, gdzie pH = -log₁₀[H⁺].

	stężenie jonow wodorowych[mol/l]	pH	przykład
odczyn kwasowy	10^-0	0
		10^-1	1	soki trawienne
		10^-2	2	sok cytrynowy
		10^-3	3	ocet winny
		10^-4	4	kwaśna gleba
		10^-5	5	lizozomy
		10^-6	6	cytoplazma skurczonych mięśni
odczyn obojętny	10^-7	7	czysta woda i cytoplazma
odczyn zasadowy	10^-8	8	woda morska
		10^-9	9	zasadowa gleba
		10^-10	10	jeziora o odczynie zasadowym
		10^-11	11	woda amoniakalna
		10^-12	12
		10^-13	13
		10^-14	14

---