Page 701 - Quimica - Undécima Edición

15.2 Propiedades ácido-base del agua 671

Figura 15.1 Reacción entre dos
moléculas de agua para formar
34 iones hidronio e hidróxido.

muy pequeña de moléculas del agua se ioniza, la concentración del agua [H 2 O], perma-
nece virtualmente sin cambios. Por consiguiente, la constante de equilibrio para la autoio-
nización del agua , de acuerdo con la ecuación (15.1), es

1
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K c 5 [H 3 O ][OH ]
1 1
Como se utiliza H (ac) y H 3 O (ac) de manera indistinta para representar al protón hidra-
tado, la constante de equilibrio también se puede expresar como
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1
K c 5 [H ][OH ]
Para indicar que la constante de equilibrio se refi ere a la autoionización del agua, se
reemplaza K c con K w
1 2 1 2
K w 5 [H 3 O ][OH ] 5 [H ][OH ] (15.2)
donde K w se denomina constante del producto iónico , que es el producto de las concen-
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traciones molares de los iones H y OH a una temperatura en particular.
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En el agua pura a 25°C las concentraciones de los iones H y OH son iguales y se Si fuera posible remover y examinar
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encuentra que [H ] 5 1.0 3 10 M y [OH ] 5 1.0 3 10 M. Entonces, a partir de la aleatoriamente 10 partículas (H 2 O, H
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ecuación (15.2), a 25°C u OH ) por segundo de un litro de
agua, ¡tomaría dos años, de trabajo sin
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descanso, encontrar un ion H !
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27
K w 5 (1.0 3 10 )(1.0 3 10 ) 5 1.0 3 10 214
Independientemente de que se trate de agua pura o de una disolución acuosa de especies
disueltas, la siguiente relación siempre se cumple a 25°C:
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K w 5 [H ][OH ] 5 1.0 3 10 214 (15.3)
1 2
Siempre que [H ] 5 [OH ] se dice que la disolución acuosa es neutra . En una disolución
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ácida hay un exceso de iones H , de modo que [H ] . [OH ]. En una disolución básica
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hay un exceso de iones hidroxilo, por lo que [H ] , [OH ]. En la práctica podemos
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cambiar tanto la concentración de los iones H como la de los iones OH en disolución,
pero no podemos variar ambas de manera independiente. Si ajustamos una disolución de
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manera que [H ] 5 1.0 3 10 M, la concentración de OH debe cambiar a
1.0 3 10 214
K w
2
[OH ] 5 1 5 5 1.0 3 10 28 M
[H ] 1.0 3 10 26
En el ejemplo 15.2 se proporciona una aplicación de la ecuación (15.3).
Ejemplo 15.2
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La concentración de iones OH en cierta disolución limpiadora para el hogar a base de amo-
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niaco es de 0.0025 M. Calcule la concentración de iones H .
2
Estrategia Se nos proporciona la concentración de los iones OH y se nos pide que
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1
calculemos [H ]. La relación entre [H ] y [OH ] en agua o en una disolución acuosa está
dada por el producto iónico del agua, K w [ecuación (15.3)].
(continúa)