Name: Joshua Fiedrich, 2018-01
Autoprotolyse des Wassers
Obwohl reines Wasser bekanntlich der pH-neutralste Stoff ist, lassen sich im trotzdem in ihm sowohl basische, als auch saure Bestandteile finden. Dies lässt sich sich zurückführen auf die ampholytischen Eigenschaften des Wassers und die sogenannte "Autoprotolyse" des Wassers. Autoprotolyse bedeutet, dass die Wassermoleküle im geschlossenen wässrigen System einen freien Protonentransfer durchführen können. Mit Hilfe dieses Ansatzes lässt sich der pH-Wert des Wassers bestimmen.
Die ablaufende Reaktion: 2 H2O ⇌ H3O++ OH-
Anhand dieser Reaktionsgleichung können wir sehen, dass das Wasser in Kationen und Anionen dissoziiert. Als nächstes gilt es, die Konzentration des Wassers zu berechnen. Entscheidend ist hierbei, dass Wasser eine molare Masse von 18g/mol besitzt und 1kg pro Liter wiegt:
c(H2O)2 =(1000g/l : 18g/mol)2 = (55,5 mol/l)2
Des weiteren lässt sich das MWG aufstellen, wobei man erkennt, dass das Gleichgewicht deutlich auf Seite des Produktes befindet:
Kc=10-17,5 = c(H30)+ · c(OH)- : c(H2O)2
Kw= Kc : (55,5 mol/l)2 =10-14 mol/l
Da die Konzentration von Kationen und Anionen gleich sein muss, kann man deswegen auch von folgender Gleichung ausgehen:
2 · c(H3O+) ↔ c(H3O+) = 10-7 mol/l (daraus folgt auch der pH-Wert des neutralen Wassers von 7)
Wir können erkennen, dass der negative dekadische Logarithmus der Ionenkonzentration bei 7 liegt, weshalb der pH-Wert von neutralem und reinem Wasser auch bei 7 liegt.
Wasser reagiert also zu einem geringen Anteil mit sich selbst (deswegen nennt man es AUTO), dabei werden Protonen übertragen (deshalb PROTOLYSE). Ein Wassermolekül gibt ein Proton ab und reagiert zu Hydroxidionen, der Partner nimmt das Proton auf und reagiert zum Oxoniumion.
Es handelt sich um eine Säure-Base Reaktion.