Disociación del agua

 Disociación del agua

La capacidad del agua para ionizarse es ligera pero fundamental para la vida. El agua puede actuar como acido y como base, su ionización se puede representar como una transferencia intermolecular de protones que forma un ión hidronio (H3O+) y un ion hidroxilo (OH+).

Las moléculas de agua tienen una leve tendencia a ionizarse (disociarse) en iones hidrógeno ( H+ ) e iones hidroxilo (OH+). El H+ se combina inmediatamente con una región cargada negativamente de otra molécula de agua para formar un ion hidronio ( H3O+). Sin embargo, se utiliza por comodidad H+ en lugar de la expresión más exacta H3O+. En el agua pura, el número de moléculas que se ionizan es muy pequeño. Esta ligera tendencia del agua a disociarse es contrarrestada por la de los iones hidrógeno e hidroxilo a unirse y formar nuevamente agua.

El protón transferido en realidad se integra con un grupo de moléculas de agua. Los protones existen en solución no solo como H3O+, sino también como multímeros del tipo H5O2+ (el ión hidronio unido a una molécula de agua), H7O3+ (el ión hidronio unido a dos moléculas de agua), pero lo que se acostumbra es representar al protón como H+, aún cuando de hecho esté altamente hidratado.

Puesto que los iones hidronio e hidroxilo se recombinan de manera continua para formar moléculas de agua, no se puede decir que un hidrógeno u oxígeno individual esté presente como ión o como parte de una molécula de agua. Por cada ión de hidrógeno e hidroxilo en el agua pura hay 1.8 miles de millones de moléculas de agua.

Cada molécula de agua se disocia en un ión hidrógeno y otro hidroxilo, por lo que las concentraciones en el agua pura son exactamente iguales (0.0000001 que también se expresa 1x10 ^ - 7 moles por litro de cada ión). Cuando son las mismas concentraciones de los dos iones, esta es una solución neutra, es decir no es ácida ni básica (alcalina). Para calcular esta concentración se hizo de la siguiente manera

Los corchetes representan las concentraciones molares y k es la constante de disociación. Debido a que un mol de agua pesa 18 gramos, por lo tanto un litro que es equivalente a 1000 gramos, contiene 1000/18 = 55.56 mol. Así que el agua pura es 55.56 molar. Puesto que la probabilidad de que un hidrógeno en agua pura exista como un ión hidrógeno es de 1.8 * 10 ^ - 9 la concentración molar de los iones H ^ + o de iones OH') en agua pura, es el producto de la probabilidad que es 1.8 * 10- 9 por la concentración molar del agua que es 55.56 mol/L. El resulta- do es 1 * 10 ^ - 7 * mol / L

Un ácido es una sustancia que al estar en solución se disocia para producir iones hidrógeno. Al disociarse una molécula de agua produce un ion hidrógeno.

Una base se define como un aceptor de protones. El ion hidroxilo puede actuar como base al aceptar un protón (H') para formar agua. También son consideradas bases aquellas sustancias que liberan grupos OH. Por cada molécula de agua, se libera un grupo OH. Por lo tanto, el agua actúa tanto como ácido y como base.

El grado de acidez de una molécula se acostumbra expresario en términos de pH. Este se define como el logaritmo negativo (en base 10) de la concentración de iones de hidrógeno, expresa- da en moles por litro. Esta definición la introdujo Sorensen en 1909.

Este valor (7) es considerado neutro dado que la concentración de iones H+ es semejante a la concentración de iones OH-.

La escala de pH permite medir la concentración de iones hidrogeno de 10^-14 M (molar) hasta 1.0M (molar) y se basa en la disociación del agua. El pH del plasma sanguíneo tiene un valor de 7.35-7.45 y es muy importante conservar este valor dentro de los limites muy estrechos. 

Las soluciones neutras (pH = 7) son las que tienen la misma concentración de H y OH. Las soluciones ácidas (tienen valores de pH inferiores a7) son las que tienen mayor concentración de H que de OH, en cambio, las soluciones básicas (tienen valores de pH superiores a 7) son las que tienen mayor concentración de iones OH que de H". Dicho de otra manera, los valores menores de pH (menores de 7 hasta 0) corresponden a concentraciones altas de H' y el pH es ácido. Los valores altos de pH, mayores de 7 hasta 14 corresponden a concentraciones bajas de H y es un pH alcalino o básico.