Produto iónico da água (Kw)

PRODUTO IÓNICO

A água pura tem naturalmente a capacidade de sofrer auto-ionização, produzindo iões (H₃O⁺) ou H⁺   e  OH^-.  O que significa que a água pura também tem uma pequena condutibilidade eléctrica. A reacção da auto-ionização da água pode ser representada como:

H₂O_(l)  + H₂O_(l) ⇌ H₃O⁺_(aq)  + OH^-_(aq)

Simplificadamente é representada assim :

H₂O_(l) ⇌ H⁺_(aq)  + OH^-_(aq)

Visto tratar-se de uma reacção em equilíbrio, então podemos escrever a expressão da constante de equilíbrio (Kc ):

A concentração da água pura é constante, visto que 1 L de água equivale a 1000 g já que a densidade da água  é de 1 g/ml e 1 mol de água equivale a 18 g:

M(H₂O) = 2 x 1 + 16 = 18 g/mol. Então calculando a molaridade temos:

Este valor (55,56 mol/L) praticamente não varia durante a reacção. No geral, nas reacções químicas a variação da concentração da água é de cerca de 0,9% o que é desperzível. Por isso considera-se que a concentração da água é constante. Ademais, sabe-se que substâncias no estado líquido não participam da expressão da constante de equilíbrio por terem concentração constante tal como acontece no caso da água.

Kc · [H₂O]² = [H₃O⁺] · [OH^-]

O produto Kc · [H₂O]² define uma nova constante, a qual chamamos de K_W.

Kc · [H₂O]² = [H₃O⁺] · [OH^-]

Kw= [H₃O⁺] · [OH^-]

O produto iónico da água representa-se por, K_W , sendo que o índice “w” vem da palavra inglesa “water” que significa água em português. O K_W  pode também ser denominado de constante de ionização da água ou constante de dissociação da água.

Kw= [H₃O⁺] · [OH^-] ⇔ Kw= [H⁺] · [OH^-]

Já se provou que o produto iónico da água aumenta com o aumento da temperatura , daí que é um processo endotérmico. Sabe-se ainda , que à 25^oC o valor de K_w é igual a 1,0 ∙ 10^-14 M².

Tal como já foi referenciado, simplificadamente temos a auto-ionização da água assim:

H₂O_(l) ⇌ H⁺_(aq)  + OH^-_(aq)

Isto é evidente, observe que da auto-ionização da água, forma-se 1 mol de H⁺ e 1 mol de OH^- (ião hidroxilo):

H₂O_(l) ⇌ H⁺_(aq)  + OH^-_(aq)

O que nos leva a concluir que no equilíbrio temos que: [H⁺] = [OH^-]:

Ou melhor, a concentração do ião H⁺ é igual a do ião OH^-.

Assim, a partir do valor de K_w podemos calcular as concentrações dos iões H⁺ e OH^-. Assim, como no equilíbrio [H⁺] = [OH^-], se considerarmos que as concentrações de H⁺ e OH^- são iguais a  X , podemos escrever que: [H⁺] = [OH^-] = x e substituindo na expressão do K_w temos o seguinte:

Kw = [H₃O⁺] · [OH^-]

Kw = x · x ⇔ Kw = x²

Assim sendo temos que: [H⁺] = [OH^-] = 1,0 ∙ 10^-7 M

Assim:

Kw = [H₃O⁺] · [OH^-]

Kw = (1,0 ∙ 10^-7 M) · (1,0 ∙ 10^-7 M)

Kw = 1,0 ∙ 10^-14 M²

 

Deste modo, quando:

• [H⁺] = [OH^-] diz-se que a solução é neutra .
• [H⁺] > [OH^-] diz-se que a solução é ácida
• [H⁺] < [OH^-] diz-se que a solução é básica ou alcalina

 

Por: Miguel Pascoal

Licenciado em Ensino de Química

 

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REVISÃO: 15/11/2020