V.9.2. Produsul ionic al apei*

*) Extindere pentru 3 ore pe săptămână

Reacția de autoprotoliză (autoionizare) a apei este reacția 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 concentrației 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 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 soluții acide: concentrația ionilor hidroniu este mai mare decât concentrația ionilor hidroxil : [H₃O⁺] > [HO^-] → [H₃O⁺] > 10^-7 mol/L

• În soluții neutre: concentrația ionilor hidroniu este egală cu concentrația ionilor hidroxil :

[H₃O⁺] = [HO^-] = 10^-7 mol/L

• În soluții bazice: concentrația ionilor hidroniu este mai mică decât concentrația ionilor hidroxil : [H₃O⁺] < [HO^-] → [H₃O⁺] < 10^-7 mol/L

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

Pentru un cuplu acid-bază conjugată avem următoarele relații:

K_w = K_a ∙ K_b

pK_w = pK_a + pK_b = 14