水的离子积

水的离子积

水的离子积之一

水或水溶液中，H+浓度跟OH-浓度的乘积是一个常数，叫水的离子积，用符号K w表示。水的离子积受温度影响，温度升高K w增大，常温时水的离子积为1×10-14，数学表达式为：

K w=[H+]·[OH-]=1×10-14

水的离子积之二

水是一种极弱的电解质，产生微弱的电离：

2H2O H3O++OH-

可简写成

H2O H++OH-

其电离平衡式

式中K——水的电离平衡常数。因电离极少，水的浓度[H2O]可视为常数。上式中[H+][OH-]亦可视为常数，令它为K w，则：

K[H2O]=[H+][OH-]=K w

K w称为水的离子积。

因一般蒸馏水中溶有空气中的CO2等物质，其电导率值约为10-2～10-3 S·m-1。F．W．G．柯尔劳施在25℃时测定极纯的水的电导率，得

k=0.055×10-4 S·m-1

又1 mol纯水的体积为1.802×10-5 m3，则水的摩尔电导率为

Λ=k/c=k·V

=0.055×10-4×1.802×10-5

=9.9×10-11 S·m2·moL-1

由表查得水完全电离时的摩尔电导率为

Λ°=λ°H++λ°OH-=5.48×10-2S·m2·moL-1

于是25℃时水的电离度为

又1L水的质量可近似为1000g，水的摩尔质量为18.02g，1L水中水的物质的量浓度为1000/18.02=55.5mol·L-1

则 [H+]=[OH-]=Cα=55.5×1.8×10-9

=1.0×10-7mol·L-1

故 K w=[H+][OH-]=1.0×10-14mol2·L-2

水的离子积只受温度的影响，温度升高，K w值增大（见下表）。

水的离子积通常采用K w=1.0×10-14mol2·L-2，因而在纯水中

[H+]=[OH-]=1.0×10-7mol·L-1。

对稀的碱或酸溶液，水的离子积仍然适用，即在碱溶液或酸溶液中[H+]和[OH-]之间的关系也是[H+][OH-]=1.0×10-14。因碱或酸在水中离解时，同时产生与其相应的共轭酸或共轭碱，即碱与共轭酸或酸与共轭碱同时存在。

酸与碱既然是共轭的，它们的离解常数K a与K b之间必然有一定的联系。NH3——NH4+之间存在如下关系：

NH3+H2O NH4++OH-

NH4++H2O H3O++NH3

将K a与K b相乘，得

则[H3O+][OH-]=K w=1.0×10-14mol2·L-2

在其他的酸溶液或碱溶液中，同样可推算[H3O+][OH-]=K w=1.0×10-14mol2·L-2，因而不要误认为酸溶液中没有OH-或碱溶液中没有H+。