Sappiamo che la reazione di neutralizzazione:
è praticamente quantitativa. In realtà, come tutte le reazioni chimiche si tratta di una reazione di equilibrio, e resta una quantità pur mininima di H3O+ e OH- non reagita.
La stessa reazione, a parti invertite, avviene in qualsiasi soluzione acquosa:
Questo equilibrio si chiama equilibrio di autoprotolisi o di autodissociazione dell'acqua. L'acqua è una specie anfiprotica, che può sia donare che accettare un protone. Nella reazione di autodissociazione, una molecola di acqua accetta un protone, mentre l'altra dona un protone. Dato che, come abbiamo detto, la reazione di neutralizzazione H3O+ / OH- è praticamente quantitativa, l'equilibrio di auto-dissociazione sarà spostato verso sinistra.
In effetti è così, ma è comunque sempre presente una concentrazione minima di H3O+ e OH- in soluzione. Questo è dimostrato sperimentalmente con esperimenti di conducibilità elettrica.
La costante di auto-ionizzazione dell'acqua: Kw
Ciò che è veramente importante, è che siamo anche in grado di calcolare la costante di equilibrio di questa reazione.
Dato che [H2O] si può considerare costante e pari circa a 55,6 M, si può inglobare nella costante di equilibrio.
Il valore della costante di equilibrio dipende solo dalla temperatura, e questo è il valore per la temperatura di 25°C.
Questa espressione è davvero molto importante. Ci dice che in qualsiasi soluzione acquosa sono presenti H3O+ e OH- . Ma dato che H3O+ e OH- sono rispettivamente l'acido e la base più forti che possano esistere in soluzioni acquosa, possiamo anche dedurre che:
Quando → la soluzione è acida
Quando → la soluzione è basica
Quando → la soluzione è neutra
Inoltre, se la soluzione è neutra si può calcolare semplcemente che , per qualsiasi volume di soluzione.
Facciamo un esempio:
Ho una soluzione acquosa 0,1 M di acido cloridrico.
H3O+ che deriva dall'equilibrio di autodissociazione dell'acqua sarà irrelevante rispetto a quello che proviene da HCl (essendo completamente dissociato H3O+ sarà 0,1M).
Dato che Kw è una costante e deve rimanere tale, la concentrazione di OH- si calcolerà come:
quindi
sostituendo o
Si osserva quindi, che quando in soluzione aumenta la concentrazione di H3O+ , quella di OH- deve necessariamente diminuire.
