2.1　水的电离与溶液的pH值

2.1.1　水的离子积常数

实验发现：纯水也有微弱的导电能力，经测定，在298.15K时，水中有少量的H+和OH-，且ceq（H+）=ceq（OH-）=1×10-7mol·L-1，推测水发生了电离，其反应如下：

水的电离平衡的标准平衡常数为

　　（2-1）

式中，通常称为水的离子积常数，简称水的离子积。

与其他平衡常数一样，也只是温度的函数，在298.15K，，其他温度下的见表2-1。

2.1.2　溶液的pH值

溶液的酸碱性取决于溶液中的H+和OH-的相对平衡浓度，当水中加入某些其他电解质，使得ceq（H+）≠ceq（OH-），破坏了原有的水的电离平衡，建立新的平衡后，只要温度未改变，水的电离平衡常数[式（2-1）]亦不变。此时若ceq（H+）＞ceq（OH-），则溶液显酸性；若ceq（H+）=ceq（OH-），溶液显中性；若ceq（H+）＜ceq（OH-），溶液显碱性。

为了方便，通常用ceq（H+）的负对数来描述溶液的酸碱性，写为，称为溶液的pH值。

在298.15K时，纯水的ceq（H+）=ceq（OH-）=1×10-7mol·L-1，此时pH=7为中性。据此，若ceq（H+）＞1×10-7mol·L-1，则pH＜7，溶液显酸性；若ceq（H+）＜1×10-7mol·L-1，则pH＞7，溶液显碱性。

因

　　（2-2）

　　（2-3）

将式（2-1）两边取负的常用对数，则得：

式（2-2）及式（2-3）中，使用了相对平衡浓度及，这是由于在计算pH值时，对H+及OH-浓度取对数时，数学规则要求不能用有单位的物质的量浓度c（或平衡浓度ceq），必须把物质的量浓度转变为单位为1的相对浓度（或相对平衡浓度）后再取对数。在整个化学体系中，涉及计算时都会遇到类似的问题，因此本书也普遍采用相对浓度（或相对平衡浓度），当然这也造成了书写复杂。为了书写和阅读的方便，在不引起歧义的情况下，一律将相对浓度（或相对平衡浓度），简写为c（或ceq）。在习题和例题的叙述中，c或ceq恢复为物质的量浓度本义，即带有单位mol·L-1。一般情况下，c和ceq就表示单位为1的相对浓度和相对平衡浓度。