Constante de disociación y autoionización del agua

Publicado el 7 septiembre, 2020 por Rodrigo Ricardo

Auto-ionización del agua

Ha aprendido que el agua es tanto un ácido como una base. Como tal, puede dar o recibir un protón. Entonces, ¿qué sucede cuando una molécula de agua interactúa con otra molécula de agua? Los iones hidronio y los iones hidróxido se forman en cantidades iguales mediante la transferencia de un protón entre los dos.


El agua puede actuar tanto como ácido como como base para producir iones hidronio e hidróxido.
Auto-ionización del agua

La reacción anterior es reversible y va y viene todo el tiempo. La reacción en la que se producen un ión hidróxido y un ión hidronio se denomina autoionización del agua o, a veces, se denomina autoionización. La autoionización del agua ocurre cuando dos moléculas de agua se combinan para crear un ion hidróxido y un ion hidronio mediante la transferencia de un protón.

Kw constante

Incluso el agua pura contiene iones. Las moléculas de agua están en equilibrio con los iones. En agua pura, los iones están en concentraciones iguales, cuyos experimentos han demostrado que son 1.0 x 10 -7 para cada uno.

Hay una constante de autoionización del agua, Kw , que no tiene unidades. Es el producto de los iones hidronio por los iones hidróxido, o Kw = [H 3 O + ] [OH ]. Esto significa que cualquier cosa que aumente uno de los iones, ya sean iones hidronio o iones hidróxido, disminuye el otro. La concentración de iones de hidronio en una solución es la acidez de la solución. La concentración de iones hidróxido en una solución es la basicidad de la solución.


La constante de autoionización del agua.
Constante de autoionización

Cuando pongo corchetes alrededor de los iones hidronio e hidróxido, significa concentración. En otras palabras, [H 3 O + ] = X se lee como ‘la concentración de H 3 O + es X.’

Determinación de la concentración de iones

Puede determinar la concentración de OH o H 3 O + utilizando el Kw, o la constante de autoionización del agua. Es fácil averiguar la concentración de los iones hidronio o hidróxido en una solución cuando se proporciona parte de la información.

Problema : ¿Cuál es la concentración de [OH ] en una solución de HCl 3 x 10 -5 M?

Primero, observe la información proporcionada en el problema.

La ecuación básica es HCl + H 2 O -> H 3 O + + Cl .

El HCl es un ácido fuerte, por lo que se disocia completamente y se obtiene la misma concentración de iones H 3 O + que la concentración del ácido en su conjunto, por lo que [H 3 O + ] = 3 x 10 -5 M.

Aprendió que [H 3 O + ] [OH ] = Kw = 1.0 x 10-14 .

Entonces, sabes [H 3 O + ] = 3 x 10-5 M.

Kw = 1.0 x 10-14

[OH ] =? Esto es lo que está resolviendo.


Si conocemos [H
3 O
+ ] y Kw, podemos resolver para [OH
].
Determinar la concentración

Ingrese sus valores conocidos y resuelva para [OH ].

(3 x 10 -5 ) [OH ] = 1.0 x 10-14

[OH ] = (1.0 x 10-14 ) / (3 x 10-5 ) M

[OH ] = 3,33 x 10-10 millones

Observe que la concentración de iones H 3 O + es mayor que la concentración de iones OH , por lo que esta solución es una solución ácida.

Ejemplo

Prueba otro.

Problema : ¿Cuál es la concentración de [OH ] en una solución 0.450 M de HNO 3 ?

Dado:

HNO 3 + H 2 O -> H 3 O + + NO 3

[H 3 O + ] = 0,450 M

[H 3 O + ] [OH ] = Kw = 1.0 x 10-14

[OH ] =? Esto es lo que estamos resolviendo.

[H 3 O + ] [OH ] = Kw = 1.0 x 10-14

[OH ] = 1,0 x 10 -14 / 0,450 M


[OH
] es igual a Kw dividido por la concentración de HNO
3 .
Ejemplo de ecuación de concentración

[OH ] = 2,2 x 10-14 millones

A continuación se muestra otro ejemplo, esta vez determinando [H 3 O + ].

Determine la concentración de [H 3 O + ] en una solución de NaOH 1.0 x 10 -2 M.

Dado:

NaOH + H 2 O -> Na + + OH

[OH ] = 1.0 x 10 -2 M

[H 3 O + ] =? Esto es lo que está resolviendo.

[H 3 O + ] [OH -] = Kw = 1.0 x 10-14

[H 3 O + ] = 1.0 x 10-14 / 1.0 x 10-2

[H 3 O + ] = 1,0 x 10-12

Resumen de la lección

Cuando dos moléculas de agua forman iones hidronio e hidróxido mediante la transferencia de un protón, se denomina autoionización del agua. Cuando el agua forma iones, tiene una constante de autoionización llamada Kw que equivale a 1.0 x 10 -14 . Al usar esta constante, puede determinar la concentración de hidróxido o iones de hidronio en una solución cuando se le da el otro valor, usando la fórmula [H 3 O + ] [OH ] = Kw = 1.0 x 10 -14 .

Los resultados del aprendizaje

Una vez que haya terminado con esta lección, podrá:

  • Articular lo que significa la autoionización del agua
  • Describe cuál es la constante de autoionización.
  • Determine la concentración de iones hidróxido o hidronio en una solución usando la constante de autoionización.

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