A 18°C, l’acqua purissima, cioè senza soluti, ha una conducibilità di 0,043×10-6Ω-1cm-1.
E’ una conducibilità debolissima, che però ci dice che nell’acqua pura c’è sempre una piccola quantità di molecole che si dissociano formando gli ioni dell’acqua.
Gli ioni dell’acqua sono l’H+ e l’ossidrile OH-.
Il protone H+ appena separato dall’OH-, si lega a una molecola di H2O, formando lo ione idronio H3O+, per semplicità non parleremo di idronio ma dello ione H+ o protone.
La reazione dell’acqua è reversibile, come indicano le due frecce contrapposte.
La reversibilità determina un equilibrio fra i pochissimi ioni e la gran parte delle molecole d’acqua neutre.
Quanti ioni ci sono nell’acqua pura ?
Si stima che a 25°C ci siano solo 1,34 x 10^-8 molecole di acqua ionizzata per ogni molecola d’acqua presente.
La K water
La K water è la costante di equilibrio dell’acqua.
La costante di equilibrio è definita dalla formula:
che si legge: prodotto concentrazione dei prodotti fratto prodotto concentrazione dei reagenti:
Una mole d’acqua pesa 18 grammi (16+1+1=18).
Un litro d’acqua contiene 55,4 moli ( 1000/18 = 55,4)
La K water o prodotto ionico di un litro d’acqua = 1,8 x 10^-16 x 55,4 = 99,72 x 10^16.
quindi il prodotto della concentrazione dei due ioni in un litro è
La concentrazione degli ioni dell’acqua neutra H+ e OH-
Nell’acqua neutra il prodotto di [H+] x [OH-] è 1 x 10^-14.
Il 50% degli ioni sono H+ e l’altro 50% sono ioni OH-.
Significa che ogni ione alla neutralità è presente alla concentrazione di 1 x 10^-7.
Kw = [H+] x [OH-] = X x X = X^2
X = radice quadrata di Kw = radice quadrata di 1 x 10^-14 = 1 x 10^-7
Quindi la concentrazione di questi ioni in un litro d’acqua è
La K water cambia con la temperatura
La costante di equilibrio dell’acqua pura a 25°C cioè 298,15°K è 1 x 10 alla meno 14, significa che ci sono pochissimi ioni, l’acqua è praticamente neutra.
Il prodotto ionico dell’acqua è influenzato dalla temperatura: 0°C: 1,1 x 10^-15; 10°C: 2,9 x 10^-15; 25°C: 1 x 10^-14; 40°C: 2,9 x 10^-14; 50°C: 5,5 x 10^-14. Quindi aumentando la temperatura aumenta la dissociazione.
Kw costante se aggiungo acidi o basi
La K water a 25°C non cambia se aggiungo un acido e una base, è sempre costante 10^-14.
Se aggiungo un acido, aumentano gli H+ (H3O+), ma diminuisce la concentrazione degli ioni OH-; viceversa se aggiungo una base aumentano gli OH- e diminuisce la concentrazione degli ioni H+.
Non cambia perché la Kw è il prodotto delle concentrazione dei 2 ioni.
Ma se abbiamo una prevalenza di H+ saremo in ambiente acido, se OH- saremo in ambiente basico.
Per cui sempre in una soluzione acquosa che sia acida o basica, il prodotto della concentrazione degli H+ per gli OH- è sempre 10 alla meno 14.
Esercizio in una soluzione acida calcolo la concentrazione di ioni OH-
In acqua neutra si aggiunge un acido forte, per cui alla fine la concentrazione di ioni H+ = 10^-3 M.
Qual’è la concentrazione di ioni OH- ?
Kw a 25°C = [H+] x [OH-] = 1 x 10^-14
[H+] x [OH-] = 1 x 10^-14
[ 10^-3 ] x [OH-] = 1 x 10^-14
[OH-] = 1 x 10^-14 / [ 10^-3 ] = 10^-11
concentrazione di ioni acidi [H+] = 10^-3 M e
concentrazione di ioni basici [OH-] = 10^-11M
[10^-3 M] > [ 10^-11M ]
la soluzione è proprio acida.