Autoionización del agua
La autoionizacion del agua, también conocida con el nombre de, autodisociación del agua, es la reacción que se produce para que dos moléculas de agua reacciones, disociándose y produciendo un ión hidronio y un ión hidróxido. Este proceso está basado en la naturaleza anfótera de la molécula del agua.
Se ha comprobado que el agua presenta una débil conductividad eléctrica, lo que indica que en ella existen iones en una cierta cantidad, por mínima que sea. De hecho el agua presenta un ligero proceso de autoionización, en el cual, unas moléculas de agua transfieren un H^+ a otras, dando como resultado una reacción ácido-base de tipo:
H2O (l) + H2O (l) ↔ H3O^+ (aq) + OH^-
Ácido 1 Base 2 ácido 2 base 1
Los pares conjugados resultantes son: ácido1- base1, y ácido2- base2.
La constante de dicho equilibro se escribe generalmente asociando al valor de K, la concentración del agua que no se encuentra ionizada, valor que se considera constante.
De este modo resulta que:
K = [H3O^+] . [OH^- ] / [H2O] . [H2O]
Kw = [H3O^+] . [OH^-]
La nueva constante que aparece, conocida como Kw., hace referencia al producto iónico del agua, pues ésta se reduce a un producto de las concentraciones molares de los iones de hidronios, H3O^+ y de hidróxido, OH^- en el equilibrio. El valor de la constante (Kw.) es de 10^-14, cuando la temperatura es de 25ºC, ya sea tratándose de agua pura o en el caso de disoluciones acuosas diluidas.
Cuando se trata a otras temperaturas, el producto iónico del agua varía entre 10^-13 y 10^-15, como se puede observar en la siguiente tabla, donde se tratan los valores de Kw a distintas temperaturas:
| Temperatura | 0 ºC | 10 ºC | 25 ºC | 45 ºC | 60 ºC |
| Kw | 1.13. 10^-15 | 2.92. 10^-15 | 1.00. 10^-14 | 4.02.10^-14 | 9.61.10^-14 |
En la reacción de autoionización del agua, por cada ión H3O^+ que se forme, se produce también un ion OH^-. Por lo cual, en el agua pura la concentración molar de los dos iones anteriormente mencionados, es la misma. El valor de esta concentración se deduce, del valor de la constante del producto iónico del agua, a 25ºC:
Kw = [H3O^+]. [OH^-] = 10^-14 → [H3O^+] = [OH^-] = 10^-7 M
Las disoluciones acuosas que cumplen con esta condición, se conocen como disoluciones neutras.
En las disoluciones conocidas como, disoluciones ácidas, hay un exceso de iones H3O^+, con respecto a la cantidad de iones OH^-, pero el valor constante de Kw, exige que la concentración de iones OH^-, disminuya en la misma cantidad que aumento la concentración de [H3O^+]. Es decir:
[H3O^+] > 10^-7 M, a 25ºC de temperatura.
[OH^-] < 10^-7 M, a 25ºC.
Sin embargo, sucede lo contrario con las disoluciones básicas, pues en ellas, hay un exceso de iones OH^-, con respecto a los iones H3O^+, aunque se mantenga constante el valor de Kw:
[OH^-] > 10^-7 M, a 25ºC.
[H3O^+] < 10^-7 M, a 25ºC.
En el caso del agua pesada, donde se cambian los átomos de H por el deuterio (isótopo del H), también se ioniza, pero menos que el agua normal, H2O, pues el oxígeno forma un enlace algo más fuerte con el deuterio, debido a que éste posee una masa mayor, produciendo menor energía.