Ионное произведение воды
Ио́нное произведе́ние воды́ KW (константа автопротолиза воды) — произведение концентраций ионов водорода Н+ и  гидроксид-ионов OH− в воде или в водных растворах.

 

При 20 - 25 °C константа диссоциации воды равна 1,8⋅10−16моль/л (pKd=15,74). Откуда ионное произведение воды KW = 10−14моль²/л²

Вывод значения ионного произведения воды 

Вода является слабым амфолитом (может быть донором и акцептором ), слабо диссоциирует.

Равновесие этой реакции сильно смещено влево. Константу диссоциации воды можно вычислить по формуле:

 

где:
 [H+] — концентрация ионов гидроксония (протонов);
 [OH−] — концентрация гидроксид-ионов;
 [H2O] — концентрация воды (в молекулярной форме) в воде;

Концентрация молекул воды, учитывая её малую степень диссоциации, величина практически постоянная и составляет (1000 г/л)/(18 г/моль) = 55,56 моль/л.

При 20–25 °C константа диссоциации воды равна 1,8моль/л. Так как вода является слабым электролитом (амфолитом), можно записать для неё константу диссоциации непосредственно из диссоциации воды

 

Обозначим произведение K·[H2O] = Kв = 1,8 моль/л·55,56 моль/л = 10−14моль²/л² = [H+]·[OH−] (при 25 °C).

Константа Kв, равная произведению концентраций протонов и гидроксид-ионов, называется ионным произведением воды. Она является постоянной не только для чистой воды, но также и для разбавленных водных растворов веществ. C повышением температуры диссоциация воды увеличивается, следовательно, растёт и Kв, при понижении температуры — наоборот.

Зависимость pKw от температуры 

Эти данные можно аппроксимировать параболой (смотри на графике)

pKw = 14.92 − 0.03992T + 0.00013122T2 

или кубической параболой (что точнее)

pKw = 14.94355 - 0.0429299 * T + 0.00021447938* T^2 - 5.6625156*10^(-7) * T^3

Практическое значение ионного произведения воды 

Практическое значение ионного произведения воды велико, так как оно позволяет при известной кислотности (щёлочности) любого раствора (то есть при известной концентрации [H+] или [OH−]) найти соответственно концентрации [OH−] или [H+]. Хотя в большинстве случаев для удобства представления пользуются не абсолютными значениями концентраций, а взятыми с обратными знаком их десятичными логарифмами — соответственно, водородным показателем (pH) и гидроксильным показателем (pOH).

Так как Kв — константа, при добавлении к раствору кислоты (ионов H+), концентрация гидроксид-ионов OH− будет падать, и наоборот. В нейтральной среде [H+] = [OH−] =  моль/л. При концентрации [H+] > 10−7 моль/л (соответственно, концентрации [OH−] < 10−7 моль/л) среда будет кислой; При концентрации [OH−] > 10−7 моль/л (соответственно, концентрации [H+] < 10−7 моль/л) — щелочной.

Ионные произведения других растворителей 

Ионное произведение можно рассчитать не только для воды. Ионное произведение воды является лишь одной (хотя практически наиболее важной) из констант автопротолиза.

См. также 

 Электролитическая диссоциация
 Автопротолиз
 Водородный показатель
 Гидроксильный показатель

Примечания

Ссылки 
 Ионное произведение воды в зависимости от давления и температуры воды http://twt.mpei.ac.ru/rbtpp/pKw/

Физическая химия
Растворы электролитов