Algunas moléculas de agua sufren un proceso de autoionización que consiste en que un ión hidrógeno (H+) de una molécula de agua se disocia de su átomo de oxígeno, al que se encuentra unido covalentemente, y pasa a unirse con el átomo de oxígeno de otra molécula de agua vecina, con el que estaba unido con un puente de hidrógeno. Se forman, por tanto, un ión de H3O+ y otro ión OH-. Esta es la razón por la que la molécula de agua no es un líquido químicamente puro, sino que es una solución iónica.
H2O + H2O D H3O+ + OH-
En el agua pura, a 25ºC se cumple que:
KW=[H3O+]·[OH-]=10-14; [H+]=[OH-]=10-7 M
*Por convenio, se usa H+ en lugar de H3O+
Esto significa que en este caso es químicamente neutra. Sin embargo, cuando se disuelve un ácido en agua, la concentración de H+ aumenta, mientras que si se disuelve una base disminuye.
La escala del pH fue ideada por el bioquímico Sorensen para evitar cálculos complejos:
pH=log1/[H+]=-log[H+]
Por tanto, el pH del agua pura es 7. Los valores de pH pueden variar entre 0 y 14. El pH 7 corresponde a las disoluciones neutras, menores de 7 y hasta 0, disoluciones crecientemente ácidas y hasta 14 crecientemente alcalinas. Como la escala del pH es logarítmica en base 10, si el valor del pH varía una unidad, la cantidad de protones aumenta o disminuye 10 veces.
Análogamente al pH, se puede definir el pOH, más útil cuando se trata con bases:
pOH=log1/[OH-]=-log[OH-]
Teniendo en cuenta el producto iónico del agua, la suma de pH y pOH es siempre 14:
pH + pOH = 14
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