Vattnets autoprotolys

Vattenmolekyler kan både uppta och avge protoner (vätejoner, H⁺), det vill säga genomgå protolys (protonöverföring). Vattnets autoprotolys innebär att en liten del av vattenmolekylerna alltid överför protoner mellan varandra och bildar oxoniumjoner (H₃O⁺) och hydroxidjoner (OH^-). Fria vätejoner förekommer inte i lösning men i formler förenklas ofta oxoniumjonen till en vätejon. Med denna förenkling kan reaktionen skrivas på följande sätt:

{\mbox{H}}_{2}{\mbox{O}}\rightleftharpoons {\mbox{H}}^{+}+{\mbox{OH}}^{-}\qquad ;\qquad K_{\mathrm {w} }

där K_w är en jämviktskonstant som definieras utifrån aktiviteter, vilka är ungefär lika med mätetalet av koncentrationen mätt i mol per liter (molariteten) för lösta ämnen och sätts till 1 för rena ämnen. Vattnet i utspädda lösningar är nästan rent och dess aktivitet kan approximeras med 1. Vi får:

K_{\mathrm {w} }={\frac {\{\mathrm {H} ^{+}\}\ \{\mathrm {OH} ^{-}\}}{\{\mathrm {H} _{2}\mathrm {O} (\mathrm {l} )\}}}=\{\mathrm {H} ^{+}\}\ \{\mathrm {OH} ^{-}\}\approx {\frac {[\mathrm {H} ^{+}][\mathrm {OH} ^{-}]}{c^{\circ 2}}}

där klammerparenteser betecknar aktiviteter, hakparenteser betecknar koncentrationer och c^○ är standardkoncentrationen 1 M = 1 mol/dm³. Konstanten K_w har ett värde på 10⁻¹⁴ vid 25 °C (298,15 K). Ofta anges jämviktskonstanten på en logaritmisk skala, som negativa tiologaritmen:

\mathrm {p} K_{\mathrm {w} }=-\log _{10}K_{\mathrm {w} }=14,00\qquad ({\text{vid}}\quad 25\ ^{\circ }\mathrm {C} )

Värdet på jämviktskonstanten är temperaturberoende. För vatten gäller det att värdet minskar vid ökad temperatur vilket leder till att pH-värdet minskar i rent vatten som värms. Trots att pH-värdet minskar så är vattnet fortfarande neutralt eftersom pOH också minskar vid ökande temperatur.

Lista över olika pK_w-värden vid olika temperaturer
Temperatur	K_w/(10⁻¹⁴)^[1]^[2]	pK_w^[1]^[2]	neutral pH
0 °C	0,11	14,94	7,47
10 °C	0,29	14,53	7,27
20 °C	0,68	14,17	7,09
25 °C	1,01	14,00	7,00
30 °C	1,47	13,83	6,92
40 °C	2,92	13,53	6,77
50 °C	5,47	13,26	6,63
60 °C	9,6	13,02	6,51
70 °C	16	12,80	6,40
80 °C	25	12,60	6,30
90 °C	37	12,43	6,22
100 °C	54	12,27	6,14

Se även redigera

Litteratur redigera

M.M. Benjamin. 2002. Water Chemistry. McGraw-Hill.

Referenser redigera

Noter redigera

^ [a b] Küster, Thiel: Rechentafeln für die Chemische Analytik, 105. Auflage, Berlin / New York 2003, ISBN 3-11-017566-5.
^ [a b] D'Ans – Lax Taschenbuch für Chemiker und Physiker Band 1, Springer-Verlag 1967, S. 626.

[kuester-1] [a b] Küster, Thiel: Rechentafeln für die Chemische Analytik, 105. Auflage, Berlin / New York 2003, ISBN 3-11-017566-5.

[Lax-2] [a b] D'Ans – Lax Taschenbuch für Chemiker und Physiker Band 1, Springer-Verlag 1967, S. 626.

[1]

[2]