VII.5. Ionizarea apei. Produsul ionic al apei.

Soluțiile acido-bazice sunt electroliți, adică conduc curentul electric prin intermediul ionilor mobili.

S-a constatat că și apa pură conduce foarte puțin curentul electric datorită prezenței în cantități foarte mici a ionilor de hidroniu și hidroxil.

Reacţia de autoprotoliză (autoionizare) a apei este reacţia de ionizare dintre două molecule de apă:

Numărul de molecule de apă ce ionizează este foarte redus.

Pentru apa pură s-a determinat la 25 °C:

[H₃O⁺]= [HO^-]= 10^-7 mol/L

Produsul:

[H₃O⁺] ∙ [HO^-]= 10^-14 mol/L

se numește produs ionic al apei.

Aplicăm legea acțiunii maselor pentru a determina constanta de echilibru a reacţiei de autoprotoliză a apei, K_c:

Se consideră că valoarea concentraţiei molare a apei la puterea a doua este constantă (deoarece numai o moleculă de apă din câteva zeci de milioane de molecule ionizează), [H₂O]² = const.

Produsul K_c ∙ [H₂O]² va fi tot o constantă, notată cu K_w și numită produsul ionic al apei:

K_w = K_c ∙ [H₂O]²

Produsul ionic al apei are valoare constantă la o anumită temperatură.

La temperatura de 25 °C produsul ionic al apei este:

K_w = [HO^-] ∙ [H₃O⁺] = 10^-14 mol/L

Adăugând soluții de acizi sau baze se modifică concentrațiile [H₃O⁺], respectiv [HO^-], însă produsul ionic al apei rămâne constant.

- În soluţii acide: concentraţia ionilor hidroniu este mai mare decât concentraţia ionilor hidroxil :

[H₃O⁺] > [HO^-] => [H₃O⁺] > 10^-7 mol/L

- În soluţii neutre: concentraţia ionilor hidroniu este egală cu concentraţia ionilor hidroxil:

[H₃O⁺] = [HO^-] = 10^-7 mol/L

- În soluţii bazice: concentraţia ionilor hidroniu este mai mică decât concentraţia ionilor hidroxil:

[H₃O⁺] < [HO^-] => [H₃O⁺] < 10^-7 mol/L

Produsul ionic al apei face legătura între constanta de aciditate a unui acid (Ka) și constanta de bazicitate a bazei sale conjugate (Kb).

Pentru un cuplu acid-bază conjugată avem următoarele relații:
K_w = K_a ∙ K_b
pK_w = pK_a + pK_b = 14