Dysocjacja

Autodysocjacja wody

autodysocjacja wody

Autodysocjacja wody zwana również autoprotolizą wody jest samorzutną dysocjacją elektrolityczną cząsteczek H2O, która zachodzi w ciekłej wodzie.

Proces autodysocjacji ma znaczenie praktyczne, decyduje np. o zdolnościach wody do rozpuszczenia substancji jonowych. Stała równowagi w tej reakcji jest podstawą skali pH.

Autodysocjacja jest rodzajem dysocjacji elektrolitycznej, gdzie czysty związek chemiczny mający postać cząsteczkową ulega rozpadowi na jony. Dzieje się to pod wpływem innych cząsteczek, które pełnią rolę kwasu i zasady. Jest możliwa ponieważ cząsteczki wody posiadają budowę polarną. Ta właśnie polarność powoduje, że staje się ona dobrym rozpuszczalnikiem dla substancji polarnych (np. słabe elektrolity), lub jonowych (np. sole), w wyniku hydratacji jonów, które powstają.

Przebieg reakcji wyraża się wzorem:

H2O + H2O ⇌ H3O+ + OH-

Zaniedbując aktywności, stała równowagi w tej reakcji wynosi:

autodysocjacja wzor

W ściśle określonej temperaturze i ciśnieniu czyli w warunkach standardowych wynosi: 3,23×10−18 i jest silnie przesunięta w kierunku substratu (niezdysocjowana forma wody). Idealnie czysta woda w takich warunkach posiada stężenie jonów [H3O]+ oraz [OH]- na poziomie ok. 10−7 mol/l.

Stała kwasowa w warunkach standardowych ma wartość 1,8×10−16

Wzór na stałą kwasową:

Ka = Keq[H2O] = ([H3O+][OH])/[H2O]
gdzie [H2O] ≈ 55,6 mol/dm3

Do otrzymania powyższych wartości wykorzystane zostało stężenie molowe wody.

Biorąc pod uwagę rozcieńczone roztwory wodne, stężenie molowe wody w niezdysocjowanej formie jest stałą, aktywność w czystym rozpuszczalniku ma wartość 1.

Obserwacja ta jest podstawę poniższej definicji. Iloczyn jonowy wody, zaniedbując aktywności wynosi:

Kw = Ka[H2O] = K(dys, w)[H2O]2 = [H3O+][OH]

W temperaturze pokojowej jego wartość to ok. 10-14.

Tak jak w przypadku bardzo małych wartości, które wywodzą się ze stałej równowagi, t.j iloczyn rozpuszczalności lub stała dysocjacji, bądź w przypadku określania stężenia jonów hydroniowych i wodorotlenowych, wartości iloczynu jonowego podawane są jako -log10Kw,

gdzie p to operator oznaczający obliczenie -log10:

pKw = -log10Kw

W temperaturze pokojowej wartość pKw ≈ 14.

Normalne ciśnienie atmosferyczne powoduje, że woda w zakresie od 0 do 100°C, występuje w stanie ciekłym. Wzrost temperatury powoduje, że dysocjacja jest łatwiejsza, następuje wzrost iloczynu jonowego Kw i spadek pKw . Wartości pKw: w w temperaturze 0°C – 14,95, w 25°C – 14,0, w temperaturze 60°C – 13,0 i 11,25 w 100°C. Ciśnienie ma wpływ na iloczyn jonowy wody (wyższe ciśnienie zwiększa dysocjację). Warunki w których występuje podwyższone ciśnienie, powodują pozostanie wody w stanie ciekłym do temperatury krytycznej. Iloczyn jonowy takiej wody rośnie wraz ze wzrostem temperaturą aż do poziomu ok. 260°C, a następnie spada.

Katalog Sznurkowo

Podoba Ci się artykuł? Odostępnij go!

Zostaw komentarz