LA DISSOCIAZIONE DELL'ACQUA

LA DISSOCIAZIONE DELL'ACQUA.

Allo stato liquido l'acqua è costituita da aggregati (più o meno grandi) di molecole H₂O legate fra di loro da legami idrogeno. Una piccola parte delle molecole di acqua è dissociata negli ioni idronio H₃O⁺ e ossidrile OH^- secondo la reazione:

In realtà gli ioni H₃O⁺ e OH^- sono sempre legati a un certo numero di molecole di acqua, anche se ciò non viene indicato esplicitamente nello scrivere la formula.

L'espressione della costante di equilibrio per la dissociazione elettrolitica dell'acqua è data da:

in acqua pura i valori di [H₃O⁺] e [OH^-] devono essere uguali fra loro dato che gli ioni si formano in quantità uguali.

A 25°C la concentrazione molare di ognuno di essi è 10^-7 mol/l, mentre per l'acqua è 55,5 mol/l. Se confrontiamo 10^-7 con 55,5, possiamo dedurre che la ionizzazione dell'acqua praticamente non influisce sulla sua concentrazione molare. Nelle soluzioni acquose diluite la concentrazione dell'acqua è praticamente uguale a quella dell'acqua pura e non è influenzata dagli equilibri fra i soluti.

Possiamo quindi ritenere il valore della concentrazione dell'acqua una costante e semplificare l'espressione dell'equilibrio della dissociazione dell'acqua, ottenendo una nuova costante chiamata prodotto ionico dell'acqua:

A 25°C il valore numerico del prodotto ionico dell'acqua è K_W=10^-l4 mol²/l² e la concentrazione degli ioni H₃O⁺ e OH^- è uguale e pari a 10^-7 mol/l. La concentrazione di questi ioni aumenta se aumentiamo la temperatura, perché la reazione di dissociazione dell'acqua è una reazione endotermica.

Se all'acqua pura si aggiunge un acido, la concentrazione degli H₃O⁺ (che d'ora in poi indicheremo con H⁺) aumenta e l'equilibrio si sposta verso sinistra: la soluzione è detta soluzione acida. Se all'acqua pura si aggiunge una base, la concentrazione degli OH^- aumenta e l'equilibrio si sposta verso sinistra: la soluzione è detta soluzione basica.

Poiché deve essere sempre verificato a 25°C che si può concludere che una soluzione è:

acida se [H⁺]>10^-7 mol/l;

neutra se     [H⁺]=[OH^-]=10^-7 mol/l;

basica se     [H⁺]<10^-7 mol/l.

Per evitare di usare numeri molto piccoli si preferisce ricorrere, per definire il carattere acido, basico o neutro di una soluzione ad una funzione della concentrazione di H⁺ detta pH o esponente idrogeno, definita dalla relazione

per cui ne segue che una soluzione è:

acida se pH<7;

neutra se     pH=7;

basica se     pH>7.

Naturalmente lo stesso tipo di funzione può essere usato per la concentrazione degli ioni OH^- e di qualsiasi altro ione. Nel caso del prodotto ionico dell'acqua possiamo quindi scrivere:

e a 25°C per qualsiasi soluzione acquosa avremo la condizione: