Læringsmål
- Det er muligt at definere ionproduktkonstanten for vand.
- Definer sur opløsning.
- Definer basisk opløsning.
- Anvend konstanten til at beregne eller når den anden er kendt.
Hvad er der indeni?
På et tidspunkt kunne man tage de små hætter af toppen af et bilbatteri og tjekke svovlsyretilstanden indeni. Hvis det blev lavt, kunne man tilsætte mere syre. Men svovlsyre er farligt stof, så batterierne er nu forseglet for at beskytte folk. På grund af syrens farlige karakter er det ikke en god idé at skære i et batteri for at se, hvordan det ser ud – du kan få syreforbrændinger.
Vandets ionprodukt
Selvionisering af vand (den proces, hvor vand ioniseres til hydronium- og hydroxidioner) forekommer i meget begrænset omfang. Når to vandmolekyler støder sammen, kan der ske en overførsel af en hydrogenion fra det ene molekyle til det andet. Produkterne er en positivt ladet hydroniumion og en negativt ladet hydroxidion.
Vi bruger ofte den forenklede form af reaktionen:
Gligevægtskonstanten for vands selvinionisering kaldes ion-produktet for vand og får symbolet 
.
Ionproduktet for vand 
er det matematiske produkt af koncentrationen af hydrogenioner og hydroxidioner. Bemærk, at H 2 O ikke er med i ionproduktudtrykket, fordi det er en ren væske. Værdien af er meget lille, i overensstemmelse med en reaktion, der begunstiger reaktanterne. Ved 25°C er den eksperimentelt bestemte værdi af i rent vand 1,0 × 10 -14 .
I rent vand er koncentrationerne af hydrogen- og hydroxidioner lig hinanden. Rent vand eller enhver anden vandig opløsning, hvor dette forhold gælder, siges at være neutral. For at finde molariteten af hver ion tages kvadratroden af .
En sur opløsning er en opløsning, hvor koncentrationen af hydrogenioner er større end koncentrationen af hydroxidioner. For eksempel ioniseres hydrogenchlorid ved opløsning i vand til H +- og Cl – ioner.
Derved øges koncentrationen af H +-ioner i opløsningen. I henhold til LeChâteliers princip tvinges ligevægten repræsenteret ved 
til venstre, mod reaktanten. Som følge heraf falder koncentrationen af hydroxidionerne.
En basisk opløsning er en opløsning, hvor koncentrationen af hydroxidioner er større end koncentrationen af hydrogenioner. Fast kaliumhydroxid dissocieres i vand til kaliumioner og hydroxidioner.
Den øgede koncentration af OH – ionerne medfører et fald i koncentrationen af H + ionerne, og ion-produktet af forbliver konstant
Eksempelopgave: Anvendelse af til en vandig opløsning
Hydrochlorsyre (HCl) er en stærk syre, hvilket betyder, at den er 100 % ioniseret i opløsning. Hvad er den og den i en opløsning af 2,0 × 10 3 M HCl?
Trin 1: Optegn de kendte værdier og planlæg opgaven .
Kendte
- = 2,0 × 10 -3 M
Ukendte
- = ? M
- = ? M
Da HCl er 100 % ioniseret, vil koncentrationen af H+-ioner i opløsningen være lig med den oprindelige koncentration af HCl. Hvert HCl-molekyle, der oprindeligt var til stede, ioniseres til en H + -ion og en Cl -ion. Koncentrationen af OH – kan derefter bestemmes ud fra og .
Trin 2: Løs .
Trin 3: Tænk over dit resultat.
Den er meget højere end den, fordi opløsningen er sur. Som med andre ligevægtskonstanter plejer man at udelade enheden for .
Summarum
- Selvoionisering af vand beskrives, og en ioniseringskonstant for processen angives.
- Syre og basiske opløsninger defineres.
- Beregninger med illustreres.
Praksis
Læs de to første sider af dette handout om ionisering af vand og lav disse øvelsesopgaver.
Review
- Hvad er en sur opløsning?
- Hvad er en basisk opløsning?
- Hvad er den af en opløsning, der har en af
?
Glossar
- syrlig opløsning: En opløsning, hvor koncentrationen af hydrogenioner er større end koncentrationen af hydroxidioner.
- basisk opløsning: En opløsning, hvor koncentrationen af hydroxidioner er større end koncentrationen af hydrogenioner.
- vands ionprodukt : Det matematiske produkt af koncentrationen af hydrogenioner og hydroxidioner.
- selvionisering af vand: Den proces, hvor vand ioniseres til hydronium-ioner og hydroxidioner.