Autodysocjacja wody

Z Wikipedii

Autodysocjacja wody (zob. autodysocjacja) lub autoprotoliza wody to samorzutna dysocjacja elektrolityczna cząsteczek H₂O zachodząca w wodzie ciekłej, rodzaj dysocjacji elektrolitycznej, w której czysty (ciekły) związek chemiczny w postaci cząsteczkowej rozpada się na jony pod wpływem innych cząsteczek tego samego związku, pełniąc przy tym rolę zarówno kwasu jak zasady. Autodysocjacja tego typu jest możliwa, gdyż cząsteczki wody mają budowę polarną. Polarność wody czyni ją dobrym rozpuszczalnikiem substancji polarnych (np. słabe elektrolity) oraz jonowych (sole) dzięki hydratacji powstałych jonów.

Stała równowagi autodysocjacji wody:

W przypadku rozcieńczonych roztworów wodnych można uwzględnić praktyczną stałość stężenia wody, wykorzystuje się wówczas tzw. iloczyn jonowy wody:

K_w = [H₃O ⁺ ][OH ⁻ ]

Wartość iloczynu jonowego wody w temperaturze pokojowej wynosi ok 10^-14. Podobnie jak dla innych bardzo małych stałych o charakterze stałych równowagi, jak iloczyn rozpuszczalności czy stała dysocjacji lub przy określaniu stężenia jonów hydroniowych oraz wodorotlenowych, wartość iloczynu jonowego podaje się jako -log₁₀K_w (p jest operatorem oznaczającym obliczenie -log₁₀}:

pK_w = − log₁₀K_w

Wartość pK_w ≈ 14 (w temperaturze pokojowej).

Przy normalnym ciśnieniu atmosferycznych woda jest ciekła w zakresie 0 - 100°C (273 - 373 K). Wraz ze wzrostem temperatury dysocjacja staje się łatwiejsza (reakcja endotermiczna) i iloczyn jonowy K_w rośnie, a pK_w spada. Wartość pK_w zmienia się od ok. 14,95 w temperaturze 0°C przez 14,0 (25°C) i 13,0 (60°C) do 11,25 w temperaturze 100°C.

Wartość pK_w ma kluczowe znaczenie dla definicji skali pH. Między pH i pK_w występuje zależność:

pH + pOH = pK_w

W czystym rozpuszczalniku stężenia obu form jonowych muszą być sobie równe, skąd otrzymamy w stanie równowagi:

oraz (po zlogarytmowaniu obu stron):

Wartość pH = pOH w czystej wodzie, tzw. pH neutralne, wynosi 7 i określa umowny środek skali pH.