Mostra la font per a Ionització de l'aigua

{{Àcids i Bases}}
La '''ionització de l'aigua''' és una reacció d'[[ionització]] en [[aigua]] pura o una solució aquosa, en la qual una molècula d'[[aigua]], H<sub>2</sub>O, perd el [[nucli atòmic|nucli]] d'un dels seus àtoms d'[[hidrogen]] per esdevenir un [[ió hidròxid]], OH<sup>–</sup>. El nucli d'hidrogen, H<sup>+</sup>, protona immediatament una altra molècula d'aigua per formar [[oxoni]], H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>. És un exemple d'autoprotòlisi, i exemplifica la naturalesa [[amfoterisme|amfòtera]] de l'aigua.

== Descripció ==
[[Fitxer:Autoprotolyse eau.svg|esquerra|Ionització de l&#039;aigua]]
Mitjançant diverses tècniques com ara, mesures de [[conductivitat elèctrica]], es fa palès que l'[[aigua]] s'autoionitza segons l'equació:
<center><math> H_2O + H_2O \rightleftharpoons HO^- + H_3O^+</math></center>

És un cas d'[[autoionització]] o autoprotòlisi que experimenten els dissolvents [[amfipròtic]]s. En l'autopròlisi una [[molècula]] de [[dissolvent]] actua com a [[teoria àcid-base de Brønsted-Lowry|àcid de Brønsted-Lowry]] cedint un protó, H<sup>+</sup>, i una altra molècula de dissolvent actua com a [[teoria àcid-base de Brønsted-Lowry|base de Brønsted-Lowry]] acceptant-lo.

{| class="wikitable" style="text-align:center; float:left"
!Temperatura, ''°C''!!K<sub>w</sub>!!pK<sub>w</sub>
|-
|0||0,114·10<sup>-14</sup>||14,943
|-
|10||0,282·10<sup>-14</sup>||14,535
|-
|20||0,681·10<sup>-14</sup>||14,167
|-
|25||1,008·10<sup>-14</sup>||13,997
|-
|30||1,469·10<sup>-14</sup>||13,833
|-
|40||2,919·10<sup>-14</sup>||13,535
|-
|50||5,474·10<sup>-14</sup>||13,262
|-
|60||9,614·10<sup>-14</sup>||13,017
|}

La [[constant d'equilibri]] d'aquesta autoionització de l'aigua, en funció de les activitats, és:
<center><math>K = \frac{a_{OH^-} \cdot a_{H_3O^+}}{a_{H_2O}^2}</math></center>

Com que la ionització de l'aigua és molt petita, l'activitat de l'aigua en el dissolvent pur o en una dissolució aquosa diluïda, pot considerar-se una constant igual a la concentració i incloure's en la constant d'equilibri K, de manera que l'anterior equació queda com:
<center><math>K_w = K \cdot {a_{H_2O}^2} = a_{OH^-} \cdot a_{H_3O^+}</math></center>

La constant K<sub>w</sub> rep el nom de '''producte iònic de l'aigua''' i representa el producte de les activitats dels ions [[oxoni]], H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>, i [[hidroxil|hidròxid]], OH<sup>–</sup>, presents a l'equilibri de l'autoprotòlisi de l'aigua.

Si es consideren les concentracions en lloc de les activitats tenim:
<center><math>K'_w = [OH^-] \cdot [H_3O^+] </math></center>

essent K'<sub>w</sub> una pseudoconstant, si bé per a dissolucions diluïdes de baixa força iònica, ambdues magnituds pràcticament coincideixen. A 298 K (25&nbsp;°C), el producte iònic de l'aigua val 1,008·10<sup>–14</sup>. 

[[Fitxer:Temperature dependence water ionization.svg|miniatura|Variació del pK<sub>w</sub> amb la temperatura]]

El producte iònic de l'aigua varia sensiblement amb la temperatura. A la taula adjunta s'observa que a major temperatura major és el valor de K<sub>w</sub>. La raó d'aquesta variació és perquè la temperatura afavoreix la dissociació de les molècules d'aigua. El mateix s'observa en el gràfic adjunt on s'ha representat el pK<sub>w</sub>, que és el –log K<sub>w</sub>, en funció de la temperatura fins a 350&nbsp;°C. S'observa que en augmentar la temperatura disminueix el pK<sub>w</sub>, que equival a un augment de K<sub>w</sub>, fins a uns 250&nbsp;°C on es produeix un mínim, per després tornar a augmentar.<ref name=Rodriguez>{{Ref-llibre |cognom=Rodríguez |nom=J. A. |coautors=Ruíz, J.J. i Urieta, J.S. |títol=Termodinámica química |editorial=Síntesis |lloc=Madrid |data=setembre 2000 |pàgines= 307-309 |isbn=84-7738-581-5}}</ref><ref name=Roig>{{Ref-llibre |cognom=Díaz Peña |nom=M. |cognom2=Roig Muntaner |nom2=A. |enllaçautor2=Antoni Roig Muntaner |títol=Química física |llengua=castellà |edició=1ª |editorial=Alhambra |lloc=Madrid |any=1980 |pàgines=961-962 |isbn=84-205-0575-7 }}</ref>

== Constant d'ionització de l'aigua ==
[[Fitxer:Dissociació de l'aigua.gif|miniatura|Una molècula d'hidrogen passa a unir-se amb l'àtom d'oxigen d'una altra molècula.]]
[[Fitxer:K dels productes.png|miniatura|La constant d'equilibri de l'autoionització de l'aigua, en funció de les activitats.]]
[[Fitxer:Una altra k.png|miniatura|L'activitat de l'aigua en el dissolvent pur o en una dissolució aquosa diluïda, pot considerar-se una constant igual a la concentració i incloure's en la [[constant d'equilibri]] K.]]
[[Fitxer:Constant de l'aigua.gif|miniatura|El producte iònic de l'aigua equival als productes dels ions hidròxids i els protons hidratats.]]
La '''constant d'ionització de l'aigua''' o '''K<sub>w</sub>''' és una [[Constant física|constant]] que representa el producte de les activitats dels [[ions]] [[oxoni]], H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>, i [[hidroxil]], OH<sup>–</sup>, presents a l'equilibri de l'[[autoprotòlisi]] de l'agita. El seu valor equival a 10<sup>-14</sup>

Dues [[molècules]] d'[[aigua]] es poden ionitzar gràcies a forces d'atracció per [[ponts d'hidrogen]] que es formen entre elles: Un [[ió hidrogen]] (H<sup>+</sup>) d'una molècula es dissocia del seu àtom d'[[oxigen]] al qual es troba [[Enllaç covalent|unit covalentment]] i passa a unir-se amb l'àtom d'oxigen d'altra molècula, amb la qual mantenia contacte mitjançant l'enllaç d'hidrogen. Per això, l'aigua no és un líquid químicament pur, ja que conté alguns ions H<sup>+</sup> i OH<sup>–</sup>. Al final es pot considerar una barreja de [[Propietats de l'aigua|aigua molecular]] (H<sub>2</sub>O), protons hidratats o [[Oxidani|oxonis]] (H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>) i ions hidròxid (OH<sup>–</sup>).

Aquest procés és un cas d'autoionització o autoprotòlisi que experimenten els [[dissolvent]]s [[amfipròtic]]s (pot actuar com a [[àcid]] i [[Base química|base]]). En l'autoprotòlisi una molècula de dissolvent actua com a [[Teoria àcid-base de Brønsted-Lowry|àcid de Brønsted-Lowry]] cedint un [[protó]], H<sup>+</sup>, i una altra molècula de dissolvent actua com a [[Teoria àcid-base de Brønsted-Lowry|base de Brønsted-Lowry]] acceptant-lo.

La constant K<sub>w</sub> rep el nom de '''producte iònic de l'aigua''' i representa el producte de les activitats dels ions oxoni, H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>, i hidròxid, OH<sup>–</sup>, presents a l'equilibri de l'autoprotòlisi de l'aigua. Si es consideren les concentracions en lloc de les activitats tenim l'equació del producte iònic de l'aigua.

Aquest producte iònic és constant. Com que en l'aigua pura la concentració d'oxonis i d'hidroxils és la mateixa, significa que la concentració d'oxonis és de 10<sup>–7</sup>. Per a simplificar els càlculs, [[Søren Peter Lauritz Sørensen|Sorensen]] ideà expressar aquestes concentracions mitjançant [[logaritme]]s i definí el [[pH]] com el logaritme canviat de signe de la concentració d'oxonis. Segons això tenim dissolució neutra (pH = 7), dissolució bàsica (pH > 7) i dissolució àcida (pH < 7).

== Referències ==
<references />

== Bibliografia ==
{{MR|data=abril de 2016}}
* Rodríguez, J. A.; Ruíz, J.J. i Urieta, J.S.. Termodinámica química. Madrid: Síntesis, setembre 2000, p. 307-309. {{ISBN|84-7738-581-5}}.
* Díaz Peña, M.; Roig Muntaner, A. Química física. 1ª (en castellà). Madrid: Alhambra, 1980, p. 961-962. {{ISBN|84-205-0575-7}}.

==Enllaços externs==
* http://www.vias.org/genchem/acidbase_equ_12591_04.html 

[[Categoria:Química àcid-base]]
[[Categoria:Aigua]]