水的离子积shui de liziji
水是一种极弱的电解质,产生微弱的电离:

式中K——水的电离平衡常数。因电离极少,水的浓度〔H
2O〕可视为常数。上式中〔H
+〕〔OH
-〕亦可视为常数,令它为K
w,则:

K
w称为水的离子积。
因一般蒸馏水中溶有空气中的CO
2等物质,其电导率值约为10
-2~10
-3S·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1mol纯水的体积为1.802×10
-5m
3,则水的摩尔电导率为

由表查得水完全电离时的摩尔电导率为

又1 L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
-7 mol·L
-1故 K
w= 〔H
+〕 〔OH
-〕 =1.0×10
-14 mol
2·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 mol2·L-2
| t/℃ | Kw | t/℃ | Kw |
0 10 25 | 0.113×10-14 0.292×10-14 1.008×10-14 | 30 40 50 | 1.468×10-14 2.917×10-14 5.74×10-14 |
水的离子积通常采用K
W=1.0×10
-14mol
2·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。如NH
+4是酸,则它的共轭碱是NH
3,则

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。NH
3-NH
+4之间存在如下关系:

在其他的酸溶液或碱溶液中,同样可推算[H
3O
+][OH
-] =K
w=1.0×10
-14mol·L
-2,因而不要误认为酸溶液中没有OH
-或碱溶液中没钉H
+。