Зміст:
§ 9. Вода як електроліт. Водневий показник (pH)
Вода як електроліт. Результати дослідів свідчать про те, що вода, в якій немає розчинених електролітів, має низьку електропровідність. Це зумовлено наявністю в ній дуже малої кількості йонів Н + та ОН – . Такі йони утворюються внаслідок розриву одного з полярних ковалентних зв’язків у молекулі Н2О (§ 2, с. 14). Отже, вода — електроліт. Вона дисоціює згідно з рівнянням
Вода є дуже слабким електролітом. За температури 25 °С лише одна її молекула з кожних 555 мільйонів молекул розпадається на йони. Ступінь електролітичної дисоціації води становить
Обчислимо кількість речовини катіонів Гідрогену в 1 л чистої води. Для цього спочатку визначаємо кількість речовини води в 1 л (або в 1000 г):
Тепер скористаємося формулою для розрахунку ступеня дисоціації електроліту:
n(Н + ) = α(Н2О) • n(Н2О) = 1,8 • 10 -9 • 55,6 моль = 1,00 • 10 -7 моль.
Отже, в 1 л води міститься 10 -7 моль йонів Н + . Інакше кажучи, молярна концентрація катіонів Гідрогену у воді становить 10 -7 моль/л. Оскільки молекула води дисоціює на один йон Н + і один йон ОН – , то молярна концентрація гідроксид-іонів також дорівнює 10 -7 моль/л.
Молярну концентрацію позначають латинською літерою с.
Водневий показник. Вміст катіонів Гідрогену в багатьох водних розчинах дуже малий. Використовувати й вимовляти, наприклад, наведене вище значення концентрації цих йонів незручно. Тому для характеристики вмісту катіонів Н + у розчині запроваджено величину, назва якої — водневий показник, а позначення — pH (читається «пе-аш»).
Якщо значення молярної концентрації катіонів Гідрогену записати так:
с(Н + ) = 10 – m моль/л,
У чистій воді с(Н + ) = 10 -7 моль/л, тому pH води дорівнює 7. Для води і будь-якого водного розчину з таким значенням pH використовують термін «нейтральне середовище».
pΗ(Η2Ο) = 7
У розчині кислоти міститься більше катіонів Гідрогену, ніж у воді, тобто с(Н + ) > 10 -7 моль/л. Значення молярної концентрації катіонів Н + у розчинах кислот можуть становити, наприклад, 10 -6 ; 10 -4 ; 10 -1 моль/л. Їм відповідають значення pH 6, 4, 1.
Розчин лугу містить більше йонів ОН – , ніж чиста вода, але менше катіонів Гідрогену. Можливими для розчинів лугів є, наприклад, значення молярної концентрації йонів Н + 10 -8 ; 10 -10 ; 10 -13 моль/л. Відповідні значення pH: 8, 10, 13.
Отже, для розчинів кислот pH < 7, а для розчинів лугів pH >7. Щодо таких розчинів використовують терміни «кисле середовище», «лужне середовище» (схема 1).
Значення pH і характер середовища водного розчину
Визначення pH розчинів. Ви вже знаєте, що йони Н + у розчинах кислот і йони ОН – у розчинах лугів виявляють за допомогою індикаторів (назвіть їх). Серед відомих вам індикаторів лише універсальний дає змогу визначати pH розчину (мал. 25).
Мал. 25. Універсальні індикаторні папірці зі шкалою pH на упаковці
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 2
Установлення приблизних значень pH води, лужних і кислих розчинів за допомогою універсального індикатора
Вам видано штатив із пробірками, в яких містяться вода, розбавлені хлоридна кислота і розчин натрій гідроксиду.
У вашому розпорядженні — універсальні індикаторні папірці, шкала pH, скляна паличка, склянка, промивалка з водою, невеликі аркуші фільтрувального паперу.
Для встановлення значення pH певної рідини занурте в неї скляну паличку і нанесіть за її допомогою краплю рідини на універсальний індикаторний папірець. Порівняйте забарвлення індикатора після дії на нього досліджуваної рідини із кольоровою шкалою pH і запишіть значення водневого показника в таблицю:
Рідина
Значення pH
Після кожного визначення pH промийте скляну паличку водою і витріть фільтрувальним папером.
У хімічних лабораторіях для вимірювання pH використовують прилади — рН-метри (мал. 26). Вони дають змогу визначати водневий показник із точністю до 0,01.
Мал. 26. pH-метри
• На яке середовище — кисле, лужне чи нейтральне — вказує значення pH на шкалі кожного приладу (мал. 26)?
Значення водневого показника більшості розчинів, які трапляються в природі, менші за 7 або наближаються до цього числа (табл. 1).
Середні значення водневого показника деяких рідин
Рідина
pH
Рідина
pH
Сік яблук «антонівка»
Істотне відхилення значень pH біологічних рідин в організмі людини від наведених у таблиці спричиняє захворювання або є його наслідком. Людям із підвищеною кислотністю шлункового соку рекомендують пити мінеральну воду з меншою концентрацією йонів Н + (тобто з вищим pH), а людям зі зниженою кислотністю — «більш кислу» воду (з нижчим pH). Водневий показник для багатьох рідких косметичних засобів становить 5,5. Відповідний вміст у них катіонів Н + є оптимальним для шкіри.
На промислових підприємствах здійснюють контроль значень pH деяких харчових продуктів і косметичних засобів. Якщо, наприклад, свіже молоко має нижче значення водневого показника, ніж передбачено стандартом, його не відправляють у торговельну мережу, а використовують для виробництва кисломолочної продукції.
У сільському господарстві кислотність ґрунтового розчину є одним із важливих чинників, які впливають на врожай. Так, картопля найкраще росте на слабкокислих ґрунтах (pH ≈ 5), а буряк — на нейтральних (pH ≈ 7).
ЛАБОРАТОРНИЙ ДОСЛІД № 3
Дослідження pH харчової та косметичної продукції
Вам видано у склянках і пробірках невеликі порції харчових продуктів, приправ, напоїв, а також зубної пасти, косметичного крему, розчинів шампуню та мила.
Перед виконанням досліду додайте до твердих і пастоподібних зразків продукції по 2-3 мл води й перемішайте суміші скляною паличкою.
Визначте pH рідин універсальним індикатором і запишіть результати експерименту в таблицю, аналогічну наведеній до лабораторного досліду № 2.
Прокоментуйте значення pH досліджених рідин.
ВИСНОВКИ
Вода — дуже слабкий електроліт. Незначна частка її молекул дисоціює з утворенням катіонів Гідрогену і гідроксид-іонів. Концентрації йонів Н + і ОН – у воді однакові — 10 -7 моль/л.
Вміст йонів Н + у воді та водних розчинах характеризують водневим показником (pH). У воді pH = 7, розчинах кислот pH < 7, а в розчинах лугів pH >7.
Природні розчини та біологічні рідини мають різні значення pH.
61. Охарактеризуйте електролітичну дисоціацію води.
62. Дайте пояснення терміну «водневий показник».
63. Яку перевагу має універсальний індикатор порівняно з лакмусом чи метилоранжем для визначення середовища водних розчинів?
64. Чому pH дощової води, зібраної над територією, де немає населених пунктів і промислових об’єктів, зазвичай становить 5,6-6,0, а не 7,0?
65. Установіть відповідність між рідиною, відносною кількістю йонів у ній і значенням водневого показника:
1. Розчин натрій хлориду у воді
2. Розчин вуглекислого газу у воді
3. Водний розчин вапна
4. Лимонний сік
А. Кількість йонів Н + більша, ніж йонів ОН –
Б. Кількості йонів Н + і ОН – однакові
В. Кількість йонів ОН – більша, ніж йонів Н +
а) pH > 7
б) pH < 7
в) pH = 7
66. У якому розчині концентрація катіонів Гідрогену більша — з pH = 6 чи pH = 8? У скільки разів?
67. Визначте кількість йонів Н + і йонів ОН – у краплі води об’ємом 0,1 мл.
68. Обчисліть масові частки йонів Н + і ОН – у воді.
69. У воді розчинили 6 г натрій гідроксиду. Виготовлений розчин змішали з розчином, який містив 6,3 г нітратної кислоти. Значення pH рідини, що утворилася:
Як правильно пити воду: норма, графік пиття
Вода – один з найважливіших компонентів нашого раціону. Від того, як ми її вживаємо, залежить наше здоров’я. Розповідаємо, як правильно пити воду, щоб отримати найбільшу користь для організму.
Недарма кажуть, що вода – це життя. З неї на 60 % складається наше тіло. Якість, кількість і спосіб споживання води значно впливають на наше здоров’я та самопочуття. На жаль, наразі в Україні ситуація з якістю питної води далеко не найкраща. Питну воду ліпше купувати, а якщо набираєте її з джерел чи колодязів, переконайтеся, що вона безпечна для пиття. Кип’ятити воду небажано – вона найбільш корисна у сирому вигляді. Тепер перейдемо до правил щодо того, як і коли пити воду.
Як порахувати свою норму води на добу
Для гарного здоров’я та самопочуття важливо випивати достатню кількість води. Пити її, просто коли виникає спрага, неправильно. Адже спрага свідчить про зневоднення організму, а його не варто допускати. Скільки ж треба випивати води? Норма і програма пиття води залежить від багатьох чинників. Насамперед – від ваги людини. Щоб вирахувати потрібну кількість води на добу, треба помножити 30 мл на кількість кілограмів ваги людини. Якщо ви активно займаєтесь спортом, також у спеку до цієї цифри варто додати ще пару склянок. Також збільшити кількість споживаної води потрібно вагітним і тим, хто годує груддю. Але і це ще не все. Якщо ви вживаєте каву або алкоголь – кожне горнятко чи бокал треба компенсувати стаканом води, адже ці напої зневоднюють. Також майте на увазі: йдеться про загальну кількість рідини, включаючи ту, що міститься у продуктах, які ви з’їдаєте протягом дня. Багато води міститься в рідкій їжі на кшталт молока, соків, перших страв, а також у свіжих овочах і фруктах – понад 80 %.
Коли пити воду?
У які години правильно пити воду? Тут все просто. Варто лише дотримуватись правила: не пити воду безпосередньо перед обідом, під час та одразу після.
Через скільки часу після їжі можна пити воду? Дієтологи радять вживати основні об’єми рідини не менше ніж за півгодини до трапези і через годину після неї. Це пов’язане з тим, що вода розріджує ферменти, які розщеплюють продукти, що значно зменшує якість травлення. Якщо у вас є потреба запивати їжу, намагайтеся пити якомога менше. Радше за все, з часом ваш організм перебудується і така потреба відпаде.
Ще одне важливе правило: обов’язково випивайте склянку води зранку, одразу після того, як прокинетеся. За ніч організм зневоднюється і потребує рідини. Допоможіть йому відновити водний баланс, а заодно прокинутися й розігнати біологічні процеси.
Як правильно пити воду зранку? По-перше, не треба пити залпом, краще маленькими ковтками – так вона ліпше засвоюється. Крім того, вода має бути теплою – з тієї ж причини. А ще дієтологи рекомендують додавати у воду трохи лимонного соку – це сприяє ефективнішому очищенню організму від токсинів. Звісно, ці правила можна застосовувати не тільки вранці, а й щоразу, коли ви п’єте воду.
Як правильно пити воду для схуднення
Графік пиття води для схуднення нічим не відрізняється від наведеного вище. Якщо ви дотримуватиметеся цих правил, вам легше буде підтримувати оптимальну вагу. Але пояснимо, чому саме ці правила сприяють схудненню. Якщо ви забезпечите себе достатньою кількістю води (із розрахунку 30 мл на кілограм ваги) плюс врахуєте спеку й фізичні навантаження, тим самим ви уникнете зневоднення, а отже – токсини будуть ефективно виводитися з організму. Далі, якщо ви знатимете, коли пити воду після їжі, й утримуватиметеся від запивання харчів, то забезпечите собі гарне травлення. У іншому разі продукти будуть погано засвоюватися й накопичуватися у вигляді шлаків, що, зрештою, й призводить до ожиріння. Коли ви випиваєте зранку склянку теплої води, ви тим самим запускаєте загальмований метаболізм, завдяки чому оптимізуються усі процеси в організмі, включаючи травлення, вивід токсинів, засвоєння корисних речовин тощо. Нестача ж води, особливо зранку, призводить до затримки рідини в організмі та зайвої ваги. Ще одна порада: не поспішайте одразу їсти, відчувши голод. Адже це може бути так званий хибний голод, який є частою причиною переїдання. Краще випийте води – відчуття голоду зникне і повернеться лише тоді, коли організм насправді потребуватиме калорій.
Як правильно пити воду при спортивних навантаженнях
При значних фізичних навантаженнях кількість добової норми води варто збільшити. Наскільки – це залежить від інтенсивності вправ та пори року й визначається індивідуально. Ще одна важлива особливість вживання рідини спортсменами полягає в тому, що потрібно уникати пиття води під час тренувань. Виключення становлять довготривалі види змагань на зразок супермарафону, де без води ви просто не дістанетеся фінішу. Річ у тому, що, випиваючи рідину, ви збільшуєте об’єм крові й тим самим серце отримує додаткове навантаження. Якщо регулярно пити воду під час тренувань, це може призвести до серйозних проблем із серцем. Щоб зменшити відчуття спраги, варто випити достатню кількість води перед заняттями – не безпосередньо, а хоча б за півгодини. Після навантажень також небажано одразу пити воду – треба щоб спочатку дихання, пульс і тиск повернулися до норми. У всьому іншому схема пиття води нічим не відрізняється від загальної.
Симптоми при зневодненні організму
Наостанок розкажемо про ознаки, які свідчать про нестачу води в організмі. Її брак може призвести до різноманітних порушень у функціюванні тіла, тож цього варто уникати. При легкому зневодненні, з яким ми стикаємося щодня, виникає легке відчуття спраги. Звичайно, цей стан не є загрозливим, але, щоб не посилювати його, треба намагатися якомога скоріше виправити ситуацію, випивши води. Середній ступінь зневоднення характеризується відчуттям сильної спраги, сухістю в роті, малою кількістю сечі та її насичено-жовтим кольором, а також втомою і слабкістю. Важке зневоднення призводить до затьмарення свідомості, послаблення пульсу, зниження артеріального тиску і навіть до посиніння кінцівок. Особливо великий ризик зневоднення у велику спеку, тож влітку варто завжди мати при собі пляшку з водою.
Достатня кількість води і її правильне вживання – один із ключових складників здорового способу життя. Тепер ви знаєте, як правильно пити воду. Сподіваємося, ці правила допоможуть вам почуватися ліпше.
Gallery image with caption: Уколи краси: коли варто починати Gallery image with caption: Що таке водний баланс і чому він потрібен Gallery image with caption: Як зміцнити імунітет: поради доктора аюрведи Gallery image with caption: Медична безпека в умовах карантину: як діяти у ризикових ситуаціях Gallery image with caption: Biohacking Conference Kyiv 2021: найкращі вчені, дієтологи та anti-age-фахівці Gallery image with caption: Правильне харчування під час карантину: поради дієтолога