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1 Autoprotolyse (Eigenprotolyse) des Wassers und pH-Wert

1.1 Das Ionenprodukt des Wassers

Autoprotolyse von Wasser

Destilliertes Wasser besitzt eine geringe Leitfähigkeit (Hinweis auf Ionen). Diese Ionen sind durch eine Protolyse-Reaktion entstanden. 

Hinweis: Bei der Aufstellung des MWG steht das Oxonium-Ion in der Regel im Zähler.

01-01-kc-fuer-autoprotolyse

Überlegungen:
• 1 mol Wasser hat die Masse 18,0 g
• 1 L (1000 ml) Wasser besitzt bei 25 °C die Masse 997 g;

Wie viel H₂O-Moleküle enthält 1 L Wasser?

Dichte: 01-01-ta-dichte

01-01-ta-dichte-02
 
Stoffmenge:

01-01-ta-molare-masse

 

01-01-ta-stoffmenge

Konzentration:

01-01-ta-stoffmenge-02


01-01-ta-konzentration


(= 55,4 * 6,022*10²³ Wassermoleküle!)
Die H₂O -Konzentration in Wasser beträgt also 55,4 mol/l.

Z. B. durch Leitfähigkeitsmessung kann die Ionenkonzentration ermittelt werden: Bei 25°C:

01-01-ta-oxonium-ionen-konzentration

Diese Werte in das MWG einsetzen:

01-01-ta-kc---oxonium-ionen-konzentration


Kc ist extrem klein, das GG liegt weitgehend auf der linken Seite ⇨ Die Konzentration von H₂O ist daher auch bei GG-Verschiebungen praktisch konstant; sie kann mit der GG-Konstanten K zu einer neuen Konstanten KW (Ionenprodukt des Wassers vereinigt werden) 

K • c²(H₂O) = KW = c(H₃O⁺) • c(OH⁻) = 1,00 • 10-14 mol²/l²

Die Konstante KW ist das Ionenprodukt des Wassers:

KW= c(H₃O⁺) • c(OH⁻) = 1,00 • 10-14 mol²/l² bei 25 °C

 01-01-ta-wurzel---kw = c(H₃O⁺) = c(OH⁻) = (1,00 • 10-14 mol²/l²)½ = 1,00 • 10-7 mol/l 

Achtung: In reinem Wasser und in neutralen wässrigen Lösungen beträgt die Konzentration der Hydroxonium-Ionen der der Hydroxid-Ionen: 10-7 mol/l.

Es haben also nur 2 Wasser-Moleküle von einer Milliarde zu einem Oxonium-Ion und eine Hydroxid-Ion reagiert.