Auto-ionização da água

Referência : Lima, L.S., (2013) Auto-ionização da água, Rev. Ciência Elem., V1(1):068
Autor: Luis Spencer Lima
Editor: Jorge Gonçalves
DOI: [http://doi.org/10.24927/rce2013.068]

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A auto-ionização da água consiste na transferência de um protão entre duas moléculas de água com formação dos iões hidróxido (OH^-) e oxónio (H₃O⁺). A transferência é possível pelo facto de a água ser uma substância anfotérica, isto é, poder actuar como ácido e como base. A equação que ilustra a reacção de auto-ionização da água é a seguinte:

2 H2O(l)

$\rightleftharpoons$

H3O+(aq)

+

HO-(aq)

A água desionizada, apesar do nome, contém os iões resultantes da sua auto-ionização. O número de aniões hidróxido formados é igual ao número de catiões oxónio, pelo que, em água pura, a sua concentração é igual: [H₃O⁺] = [OH^-] = 1,0$\times$10^-7 mol$\cdot$dm^-3, a 298 K (25 ºC) e a 10⁵ Pa (1 bar). Quando [H₃O⁺] = [OH^-], a água diz-se neutra (em termos ácido-base), sendo esta a única condição que define neutralidade. Daqui resulta que o valor do pH da água neutra é 7,0 à temperatura de 298 K e à pressão de 10⁵ Pa.

A constante de equilíbrio desta reacção é definida da seguinte forma:

$K_\text{w} = [\text{H}_3\text{O}^+] [\text{OH}^-]$

em que K_w representa a constante de auto-ionização da água, também denominada produto iónico da água. A 298 K (25 ºC) e a 10⁵ Pa (1 bar), K_w = 1,0$\times$10^-14. A temperatura tem uma influência considerável na extensão da reacção de auto-ionização da água, ao contrário da influência da pressão, que é praticamente nula. Quanto maior for a temperatura maior é a extensão da reacção, o que significa que a concentração dos iões H₃O⁺ e HO^- é maior e, por conseguinte, menor é o valor de pH da água neutra e maior é o valor de K_w. Por exemplo, a 323 K (50 ºC) e a 10⁵ Pa, K_w = 5,5$\times$10^{-14 [1]}, logo [H₃O⁺] = [HO^-] = 2,3$\times$10^-7 mol$\cdot$dm^-3, ou seja, para água pura neutra a esta temperatura e pressão, pH = 6,6. Para soluções de concentrações moderadas, o valor de K_w indica os valores mínimo e máximo de [H₃O⁺] para uma determinada temperatura, isto é, impõe os limites na escala de pH. A 298 K, o valor máximo de pH é 14, enquanto a 323 K o valor máximo de pH é 13.2.

Referências

1. A. V. Bandura, S. N. Lvov, J. Phys. Chem. Ref. Data 35 (2006) 15-30.

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Criada em 17 de Dezembro de 2010
Revista em 17 de Dezembro de 2010
Aceite pelo editor em 17 de Dezembro de 2010