Vattenmolekyler kan både uppta och avge protoner (vätejoner, H+), det vill säga genomgå protolys (protonöverföring). Vattnets autoprotolys innebär att en liten del av vattenmolekylerna alltid överför protoner mellan varandra och bildar oxoniumjoner (H3O+) och hydroxidjoner (OH-). Fria vätejoner förekommer inte i lösning men i formler förenklas ofta oxoniumjonen till en vätejon. Med denna förenkling kan reaktionen skrivas på följande sätt:
där Kw är en jämviktskonstant som definieras utifrån aktiviteter, vilka är ungefär lika med mätetalet av koncentrationen mätt i mol per liter (molariteten) för lösta ämnen och sätts till 1 för rena ämnen. Vattnet i utspädda lösningar är nästan rent och dess aktivitet kan approximeras med 1. Vi får:
där klammerparenteser betecknar aktiviteter, hakparenteser betecknar koncentrationer och c○ är standardkoncentrationen 1 M = 1 mol/dm3. Konstanten Kw har ett värde på 10−14 vid 25 °C (298,15 K). Ofta anges jämviktskonstanten på en logaritmisk skala, som negativa tiologaritmen:
Värdet på jämviktskonstanten är temperaturberoende. För vatten gäller det att värdet minskar vid ökad temperatur vilket leder till att pH-värdet minskar i rent vatten som värms. Trots att pH-värdet minskar så är vattnet fortfarande neutralt eftersom pOH också minskar vid ökande temperatur.
+Lista över olika pKw-värden vid olika temperaturer Temperatur Kw/(10−14)Küster, Thiel: Rechentafeln für die Chemische Analytik, 105. Auflage, Berlin / New York 2003, .D'Ans – Lax Taschenbuch für Chemiker und Physiker Band 1, Springer-Verlag 1967, S. 626. pKw neutral pH 0 °C 0,11 14,94 7,47 10 °C 0,29 14,53 7,27 20 °C 0,68 14,17 7,09 25 °C 1,01 14,00 7,00 30 °C 1,47 13,83 6,92 40 °C 2,92 13,53 6,77 50 °C 5,47 13,26 6,63 60 °C 9,6 13,02 6,51 70 °C 16 12,80 6,40 80 °C 25 12,60 6,30 90 °C 37 12,43 6,22 100 °C 54 12,27 6,14
Se även pH Autoprotolys Kemisk jämvikt Aktivitet
Litteratur M.M. Benjamin. 2002. Water Chemistry. McGraw-Hill.
Referenser Noter
Kategori:Vattnets kemi Kategori:Syra-baskemi
de:Protolyse#Autoprotolyse