Ionski produkt vode

Kemijsko čista voda zelo slabo prevaja električni tok. To kaže, da so tudi v čisti vodi prisotni ioni. Med molekulami vode lahko pride do ionizacije, in sicer ena molekula vode drugi molekuli odvzame vodikov ion. Pri tem nastaneta pozitivni oksonijev in negativni hidroksidni ion:

H₂O(l) + H₂O(l) $\rightleftharpoons $ H₃O⁺(aq) + OH⁻(aq)

Izmenjava vodikovega iona med molekulami vode je redka, saj na vsakih 500 milijonov molekul vode ion izmenjata le dve molekuli vode. Tako je koncentracija oksonijevih in hidroksidnih ionov v čisti vodi le 10⁻⁷mol/L.

Za reakcijo ionizacije (avtoprotolize) vode lahko zapišemo konstanto ravnotežja:

$K= \frac{\left[\rm{H_3O^+}\right]\cdot \left[\rm{OH^-}\right]}{\left[\rm{H_2O}\right]^2}$

Koncentracija vode [H₂O] v čisti vodi je konstantna. V tem primeru zgornji izraz lahko poenostavimo:

$K_\rm w = K \cdot [\rm{H_2O}]^2=[\rm{H_3O^+}] \cdot [\rm{OH^-}]$

$K_\rm w = [\rm{H_3O^+}] \cdot [\rm{OH^-}]$

K_w je konstanta vode ali tudi ionski produkt vode. Pri 25 °C je vrednost K_w 1·10⁻¹⁴. Ker sta koncentraciji ionov H₃O⁺ in OH⁻ v čisti vodi enaki, [H₃O⁺] = [OH⁻], lahko izračunamo, da je koncentracija obeh vrst ionov 1,0·10⁻⁷ mol/L. Zaradi lažjega računanja, predvsem pa boljše predstave, nizke koncentracije oksonijevih ionov v vodnih raztopinah podamo v obliki pH, to je vrednost negativnega desetiškega logaritma koncentracije oksonijevih ionov:

pH = −log [H₃O⁺] Enako velja za koncentracijo hidroksidnih ionov:
pOH = −log [OH⁻]

Izračunajte pH v čisti vodi. pH = 7 .