Autoprotolyse des Wassers

Reinstes Wasser zeigt eine geringe Leitfähigkeit. Folglich müssen Ionen vorhanden sein. Diese Ionen können nur durch Protonenübertragung zwischen Wassermolekülen entstanden sein. Man spricht von Autoprotolyse. Diese führt auf das Gleichgewicht:

+ - H2O + H2O <----> H3O + OH

 

Nach dem Massenwirkungsgesetz gilt daher:

c(H O+) .c(OH -) ---3-------2---- = K [c(H2O)] c(H3O+) .c(OH -) = K .[c(H2O)]2 = Kw

 

 

Bei 24oC gilt:

+ - -14 mol2 c(H3O ).c(OH ) = 10 l2

Wegen c(H3O+) = c(OH-) gilt:

c(H O+) = V~ 10--14 = 10-7 mol 3 l c(OH -) = 10-7 mol l

In 1 Liter Wasser sind 10-7 mol H2O-Moleküle dissoziiert. In 55,5 mol H2O sind 10-7 mol H3O+-Ionen und 10-7 mol OH--Ionen vorhanden. In 55,5 . 107 mol H2O sind 1 mol H3O+-Ionen und 1 mol OH--Ionen. Unter 555 . 107 Wassermolekülen ist 1 H2O-Molekül dissoziiert. In 107 l H2O befinden sich 19g H3O+-Ionen und 17g OH--Ionen.

Das Ionenprodukt des Wassers ist temperaturabhängig:

|----------------|-------------| -Temperatur-in-oC--Kw--in moll---| |0---------------|0,12-.10-14--| |10 |0,29 .10-14 | |24 |1,00 .10-14 | |30 |1,47 .10-14 | |40 |3,17 .10-14 | |50 |5,60 .10-14 | |60 |12,60 .10 -14| |80 |33,89 .10 -14| |100 |74,14 .10 -14| |120 |125,9 .10 -14| |140 |172,9 .10 -14| |180 |251,2 .10 -14| |200 |398,1 .10 -14| -------------------------------

Merke:

Das Ionenprodukt gilt nicht nur für reines Wasser, sondern auch für verdünnte Lösungen von Säuren und Laugen (höchstens einmolare Lösungen). Die Werte von c(H3O+) bewegen sich im allgemeinen zwischen 1 und 10-14.

pH = - log[c(H3O+)] pH = - log[c(OH -)]
 

 

+ - -14 + c(H3O ).c(OH- ) = 10 -14 - log[c(H3O )]+ (- log[c(OH )]) = - log(10 ) - log(10-14) = 14 ==> pH + pOH = 14

 

Für die neutrale Flüssigkeit H2O gilt daher: 

pH = - log(10-7) = - (-7) = 7