Prodotto ionico dell'acqua - chimica

Scritto da Fabrizio Crisafulli.
Pubblicato il 09-02-2017 Revisionato il 11-02-2017

Fabrizio Crisafulli

Laureato in biologia, curo da oltre quindici anni siti di informazione scientifica.

L'acqua pura, allo stato  liquido, è   quantitativamente presente sotto forma di molecola di H₂O. Tuttavia, sebbene in minima parte, alcune molecole di acqua si dissociano secondo il seguente equilibrio chimico.

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

L'equilibrio è  conosciuto come autoprotolisi o  autoionizzazione dell'acqua  ed volutamente riportato in modo semplificato poiché, nella realtà, la dissociazione dell'acqua porta alla formazione di uno ione ossidrile (OH^-) e di un idronio (H₃O⁺).  Al pari di tutti gli altri equilibri, è possibile calcolare una costante di dissociazione K_c.

Calcolo del prodotto ionico dell'acqua

A temperatura pari a 25°C la costante è così calcolata:

$$K_{c}=\frac{[H^{+}]\cdot [OH^{-}]}{[H_{2}O]} = 1.8 \cdot 10^{-16}$$

L'equilibrio è spostato verso sinistra poiché i reagenti sono presenti in quantità enormemente maggiore rispetto ai prodotti, rappresentati dagli ioni. Per questa ragione, la concentrazione dell'acqua si considera trascurabile. È possibile, adesso, scrivere l'espressione in forma semplificata:

$$K_{c} \cdot [H_{2}O]=[H^{+}]\cdot[OH^{-}]$$

La concentrazione molare dell'acqua è un valore costante e si calcola:

$$[H_{2}O] = \frac{n}{V}=\frac{\frac{1000}{18}}{1}=55.55mol/l$$

La concentrazione dell'acqua è inglobata nella K_c che, per questa ragione diventa K_w.

$$K_{w} =[H^{+}]\cdot[OH^{-}]{-14}$$

A questo punto, è possibile calcolare il prodotto ionico dell'acqua che vale 1·10^-14 secondo l'equazione:

$$K_{w} =k\cdot[H_{2}O]=1.8\cdot10^{-16}\cdot55.55=1\cdot10^{-14}$$

Prodotto ionico dell'acqua.

Soluzione acida, basica o neutra

Le molecole che formano l'acqua pura, sebbene raramente, a causa delle proprietà chimiche si dissociano in ioni OH^- e H⁺  . Per ogni equivalente molecolare si formano un equivalente di OH^- e un equivalente di H⁺.

Quando l'acqua è pura allora la concentrazione di ioni, che derivano dal prodotto ionico dell'acqua, obbedisce alla seguente relazione:

$$[OH^{-}]=[H^{+}]$$

Dunque, la concentrazione dei singoli ioni si calcola, altrattanto semplicemente, con:

$$x=\sqrt{K_{w}}=\sqrt{1\cdot10^{-14}}=1\cdot10^{-7}$$

Quando la concentrazione di H⁺ e di OH^- è uguale la soluzione si definisce  neutra; tuttavia quando per cause diverse la concentrazione di H⁺ prevale sulla concentrazione di OH^- allora la soluzione si definisce acida, viceversa - quando sono gli ioni OH^- a prevalere - la soluzione è definita basica.

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