Vattnets autoprotolys

Vattenmolekyler kan både uppta och avge protoner. Vattnets autoprotolys innebär att en liten del av vattenmolekylerna alltid dissocierar till vätejoner och hydroxidjoner. Hydratiserade vätejoner kallas ibland oxoniumjoner eftersom det blir en stark bindning mellan en fri vätejon och en vattenmolekyl. Reaktionen kan skrivas på följande sätt:

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

där K_w är en jämviktskonstant som definieras utifrån aktiviteter, vilka är approximativt lika med mätetalet för koncentrationer. Aktiviteten för det rena vattnet, H₂O, sätts till 1, vilket är en bra approximation, därav regeln att rena ämnen ersätts med ettor i jämviktsuttryck. Vi får:

$K_{w}={\frac {\{H^{+}\}\cdot \{OH^{-}\}}{\{H_{2}O(l)\}}}=\{H^{+}\}\cdot \{OH^{-}\}\approx [H^{+}]\cdot [OH^{-}]$

där {H⁺} och {OH^-} är aktiviteterna av vätejoner respektive hydroxidjoner. 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:

$pK_{w}=-log_{10}K_{w}=14,00\qquad ({\text{vid}}\quad 25^{\circ }C)$

Värdet på jämviktkonstanten 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.

Här är en lista över olika pKw värden vid olika temperaturer:

Temperatur	Kw/(10−14 M)	pKw	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

• pH
• Autoprotolys
• Kemisk jämvikt
• Aktivitet

Litteratur

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

Referenser