La Constante de Disolución del Agua Kw

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La Constante de Disolución del Agua K_W:

El agua (H₂O) tiene la propiedad de que puede disociarse en sus iones. Esto quiere que el agua está formada por una mezcla de (H₂O) y sus iones (H₃O⁺) y (OH^-):

H2O ↔ H3O+ + OH-

El agua tiene la propiedad de que esta disociación es muy débil. Su producto iónico se mantiene constante de manera que podemos establecer una constante de disociación para el agua o que denominaremos K_W y cuyo valor a 25ºC viene dado por la siguiente fórmula:

Kw = [H3O+]·[OH-] = 1,0 · 10-14

En el agua pura las concentraciones de los iones (H₃O⁺) y (OH^-) es la misma, es decir, es igual a 10^-7. Esto nos permite deducir que el pH del agua es:

pH = -log [H3O+] = -log [10-7] = 7

Nota: la constante de disociación del agua K_W también se conoce como producto iónico del agua.

Ejemplos Aplicados de la Constante K_W:

• Ejemplo 1: calcular las concentraciones [H₃O⁺] y [OH^-] en agua pura.
  
  • Partiendo de la reacción de disociación del agua:
    
    
    

    H2O	↔	H3O+	+	OH-
    1-x		x		x

    
    Tenemos que [H₃O⁺] = [OH^-] = x
  • K_w = [H₃O⁺]·[OH^-] = x² = 1,0 · 10^-14 → x = 1,0 · 10^-7
  • [H₃O⁺] = [OH^-] = 1,0 · 10^-7 M

• Ejemplo 2: calcular las concentraciones [H₃O⁺] y [OH^-] en una disolución 0,1 M de ácido clorhídrico HCl.
  
  • Al ser un ácido fuerte está completamente disociado:
    
    

    HCl	→	H3O+	+	Cl-
    0,1		0,1		0,1

    
    Por lo tanto [H₃O⁺] = 0,1 M
  • K_w = [H₃O⁺]·[OH^-]= 0,1 · [OH^-]= 1,0 · 10^-14
  • [OH^-] = 1,0 · 10^-13 M

• Ejemplo 3: calcular las concentraciones [H₃O⁺] y [OH^-] en una disolución 0,05 M de hidróxido de sodio NaOH.
  
• Al ser una base fuerte está completamente disociado:
  
  

  NaOH	→	Na+	+	OH-
  0,05		0,05		0,05

  
  Por lo tanto [OH^-] = 0,05 M
• K_w = [H₃O⁺]·[OH^-] = [H₃O⁺] · 0,05 = 1,0 · 10^-14
• [H₃O⁺] = 2,0 · 10^-13 M

• Ejemplo 4: calcular las concentraciones [H₃O⁺] y [OH^-] en una disolución 1 M de amoníaco NH₃ (K_b = 1,8 · 10^-5).
  
  • Al ser una base débil la reacción de disociación es:
     
    

    NH3 + H2O	↔	NH4+	+	OH-
    1-x		x		x

    
    K_b = [NH₄⁺ ] [OH^-] / [NH₃] = x² / (1 - x) = 1,8 · 10^-5
  • Suponemos que x es despreciable frente a 1, entonces:
  • x² = 1,8 · 10^-5  
  • x = 4,2 · 10^-3
  • [OH^-] = x = 4,2 · 10^-3
  • K_w = [H₃O⁺]·[OH^-] = [H₃O⁺] · 4,2 · 10^-3 = 1,0 · 10^-14

  • [H₃O⁺] = 2,4 · 10^-12

Medida de la Acidez y Basicidad: 

• Constante de acidez K_a: grado de disociación de un ácido débil (HA ↔ A^-+H₃O⁺). K_a= [A^-]·[H₃O⁺] / [HA]
• Constante de basicidad K_b :grado de disociación de una base débil (B ↔ BH⁺+OH^-). K_b= ([BH⁺]·[OH^-]) / [B]
• Constante de equilibrio del agua K_w: K_w= [H₃O⁺]·[OH^-] = K_a· K_b = 10^-14
• El pH: pH = -log₁₀[H⁺]. Además, pH + pOH = 14
• El pOH: -log₁₀[OH^-]. Además, pH + pOH = 14
• pK_a: pK_a = - log10 K_a
• pK_b: pK_b = - log10 K_b

versión 4 (28/05/2015) OK