L’autoionizzazione dell’acqua

Autoionizzazione dell’Acqua e Natura dell’Ione Idronio

L’autoionizzazione dell’acqua è un processo chimico in cui due molecole di acqua reagiscono per formare uno ione H3O+ e uno ione OH-. Nonostante la purezza, l’acqua ha una bassa concentrazione di ioni, rilevabile attraverso misurazioni di conduttività elettrica, e dà luogo all’autoionizzazione.

Questa reazione può essere interpretata come il risultato di alcune molecole d’acqua che agiscono come donatori di protoni e altre come accettori. La formazione degli ioni idronio e idrossido avviene in seguito alla reazione.

Equilibrio

La reazione è reversibile, con l’inversione della reazione che ritrasforma H3O+ in OH-. L’equilibrio tra le due forme è spostato verso la sinistra.

L’espressione della costante di equilibrio, K, è rappresentata da [H3O+][OH-] e a 25 °C in acqua pura, [H3O+] = [OH-] = 1.0 · 10-7 M. La costante di equilibrio per la reazione di autoionizzazione dell’acqua viene detta prodotto ionico dell’acqua ed indicata dal simbolo K. La sua espressione è K = 1.0 ·10-14, il che si applica a tutte le soluzioni acquose, non solo all’acqua pura.

Natura dello ione Idronio

Considerando che lo ione H+ è di dimensioni molto ridotte e con concentrazione elevata di carica positiva, è probabile che si leghi a centri di carica negativa. Questo avviene quando l’ione H+ si lega ad una coppia solitaria di elettroni di un atomo di O dell’H2O.

In passato, si riteneva che lo ione idronio, H3O+, fosse uno di una serie di protoni idratati. Tuttavia, evidenze sperimentali hanno dimostrato l’esistenza di H3O+, non solo in soluzione acquosa ma anche allo stato gassoso e nei solidi. L’attuale concezione dello ione idronio in soluzione acquosa è quella di un cluster contenente l’ione H3O+ centrale circondato da molecole d’acqua.