Autodissociazione dell'acqua e pH

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 OHnon 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/ OHè praticamente quantitativa, l'equilibrio di auto-dissociazione sarà spostato verso sinistra.

In effetti è così, ma è comunque sempre presente una concentrazione minima di H3Oe OHin 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 H3Oe OHsono 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.

H3Oche deriva dall'equilibrio di autodissociazione dell'acqua sarà irrelevante rispetto a quello che proviene da HCl (essendo completamente dissociato H3Osarà 0,1M).

Dato che Kw è una costante e deve rimanere tale, la concentrazione di OHsi calcolerà come:

     quindi         sostituendo  o  

Si osserva quindi, che quando in soluzione aumenta la concentrazione di H3O, quella di OHdeve necessariamente diminuire.

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