Producto iónico del agua

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El producto iónico del agua KW ( constante de autoprotólisis del agua ) es el producto de las concentraciones de iones de hidrógeno H + e iones de hidróxido OH- en agua o en soluciones acuosas .

{\mathsf {K_{W}=\left[H^{+}\right]\left[OH^{-}\right]=10^{-14}(mol/L)^{2} \ \ }}

A 20 - 25 °C , la constante de disociación del agua es 1,8⋅10 −16 mol/l (pK d = 15,74). ¿Dónde está el producto iónico del agua K W \u003d 10 −14 mol² / l²

Derivación del valor del producto iónico del agua

El agua es un anfolito débil (puede ser donante y aceptor) y se disocia débilmente.

${\mathsf {H_{2}O\rightleftarrows H^{+}+OH^{-}}}$

El equilibrio de esta reacción está fuertemente desplazado hacia la izquierda. La constante de disociación del agua se puede calcular mediante la fórmula:

{\mathsf {K={\frac {\left[H^{+}\right]\left[OH^{-}\right]}{\left[H_{2}O\right]))))\ \ \ (una)

dónde:

[H + ] es la concentración de iones hidronio (protones);
[OH - ] es la concentración de iones hidróxido;
[H 2 O] es la concentración de agua (en forma molecular) en el agua;

La concentración de moléculas de agua, dado su bajo grado de disociación, es prácticamente constante y es de (1000 g/l)/(18 g/ mol ) \u003d 55,56 mol/l.

A 20 - 25 °C, la constante de disociación del agua es 1,8⋅10 -16 mol/l. Dado que el agua es un electrolito débil (anfolito), es posible escribir su constante de disociación directamente a partir de la disociación del agua.

{\mathsf {K\left[H_{2}O\right]=\left[H^{+}\right]\left[OH^{-}\right]\ \ ))

Denotemos el producto K · [H 2 O] \u003d K â \u003d 1.8⋅10 -16 mol / l 55.56 mol / l \u003d 10 -14 mol² / l² \u003d [H + ] [OH - ] (en 25 °C).

La constante Kin , igual al producto de las concentraciones de protones e iones de hidróxido, se denomina producto iónico del agua . Es constante no solo para agua pura, sino también para soluciones acuosas diluidas de sustancias. Con un aumento de la temperatura, aumenta la disociación del agua, por lo tanto, también aumenta K en , con una disminución de la temperatura, viceversa.

Dependencia de la temperatura de p K w

p K w para agua pura a varias temperaturas [1]

temperatura (°C)	0	5	diez	quince	Dieciocho	veinte	21	22	23	24	25	treinta	35	40	45	cincuenta	55	60	100
K w * 10 14	0.1139	0.1846	0.292	0.4505	0.5702	0.6809	0.742	0.802	0.868	0.948	1.008	1.469	2.089	2.919	4.018	5.474	7.297	9.614	59
pKw_ _ _	14.9435	14.7338	14.5346	14.3463	14.244	14.1669	14.1296	14.0958	14.0615	14.0232	13.9965	13.833	13.6801	13.5348	13.396	13.2617	13.1369	13.0171	12.2291

Estos datos se pueden aproximar mediante una parábola ( ver el gráfico )

pag Kw = 14,92 − 0,03992 T + 0,00013122 T 2

o una parábola cúbica (que es más precisa)

pKw = 14.94355 - 0.0429299 * T + 0.00021447938 * T^2 - 5.6625156*10^(-7) * T^3

El significado práctico del producto iónico del agua

El valor práctico del producto iónico del agua es grande, ya que permite, a una acidez (alcalinidad) conocida de cualquier solución (es decir, a una concentración conocida de [H + ] o [OH - ]), encontrar, respectivamente , las concentraciones de [OH - ] o [H + ]. Aunque en la mayoría de los casos, por conveniencia de presentación, no se utilizan los valores absolutos de las concentraciones, sino sus logaritmos decimales tomados con el signo contrario -respectivamente, el índice de hidrógeno ( pH ) y el índice de hidroxilo ( pOH ).

Dado que K in es una constante, cuando se agrega un ácido (iones H + ) a una solución , la concentración de iones hidróxido OH - disminuirá y viceversa. En un ambiente neutro [H + ] = [OH - ] = mol / l. A una concentración de [H + ] > 10 −7 mol/l (respectivamente, una concentración de [OH − ] < 10 −7 mol/l), el ambiente será ácido ; A una concentración de [OH - ] > 10 -7 mol/l (respectivamente, una concentración de [H + ] < 10 -7 mol/l) - alcalina . ${\ sqrt {10^{{-14}}}}=10^{{-7}}$

Productos iónicos de otros disolventes

El producto iónico se puede calcular no solo para el agua. El producto iónico del agua es sólo una (aunque prácticamente la más importante) de las constantes de autoprotólisis .

Véase también

Notas

↑ Libro de referencia de Ravdel, página 127 . Consultado el 3 de noviembre de 2021. Archivado desde el original el 7 de marzo de 2022. (Ruso)

Enlaces

Producto iónico del agua según la presión y la temperatura del agua http://twt.mpei.ac.ru/rbtpp/pKw/