Apă (moleculă)

Acest articol se concentrează asupra apei ca substanță chimică și conține toate informațiile privind structura, compoziția și proprietățile apei pure (H₂O, denumită în chimie și oxid de hidrogen). Pentru studiul apei așa cum o percepem în viața de zi cu zi, ca substanță chimică lichidă indispensabilă vieții, vedeți articolul Apă.

Apa este substanța chimică anorganică, formată din molecule obținute prin combinarea a doi atomi de hidrogen și un atom de oxigen.

[modificare] Ionizarea apei

$H-Cl + H-\begin{matrix}..\\O\\..\end{matrix}-H \longrightarrow \left [\begin{matrix} &..&\\:&Cl&:\\&..&\end{matrix}\right ]^-+\left [ H_3O\right ]^+$

$\begin{matrix} & & .. & & \\ H & - & N & - & H \\ & & | & & \\ & & H & & \end{matrix} + H\rightarrow \begin{matrix}..\\O\\..\end{matrix}\leftarrow H \longrightarrow \begin{bmatrix} & & H & & \\ & & | & & \\ H & - & N & - & H \\ & & | & & \\ & & H & & \end{bmatrix}^++HO^-$

Din reacțiile de mai sus, rezultă că apa poate funcționa și ca acid (în prima), și ca bază (în a doua). Asemenea substanțe, care se comportă ca acizi față de baze și ca baze față de acizi se numesc substanțe amfotere sau amfoliți. Deci apa este un amfolit.

Datorită acestei proprietăți, producerea reacției dintre două molecule de apă este posibilă, ea fiind reversibilă.

Reacția de mai sus se numește reacția de ionizare a apei, pentru că moleculele se transformă în ioni. Deoarece este o reacție reversibilă, avem constanta de echilibru

$K_c=\frac {\left [HO^-\right]\cdot\left [ H_3O^+\right ]}{\left [H_2O\right ]^2}$

Apa este un acid și o bază foarte slabă, de aceea echilibrul reacției de ionizare este mult deplasat spre stânga. Cantitatea de apă are valoare mare și se poate introduce în K_c, obținându-se astfel o constantă nouă, K_w, care se numește produsul ionic al apei.

$K_c\cdot\left [H_2O\right ]^2=K_w=\left [ HO^-\right ]\cdot\left [ H_3O^+\right]$

La o temperatură t=25 °C, $K_w=ct=10^{-14}\left (mol/l\right )^2 \,$ . În cazul apei distilate, $\left [H_3O^+\right ]=\left [HO^-\right ]=10^{-7}mol/l$ .

În funcție de concetrațiile ionilor de hidroniu dintr-o soluție, ele se împart în:

soluții acide, unde $\left [H_3O^+\right ]>\left [HO^-\right ] \Rightarrow \left [H_3O^+\right ]>10^{-7}$ ;
soluții bazice, unde $\left [H_3O^+\right ]<\left [HO^-\right ] \Rightarrow \left [H_3O^+\right ]<10^{-7}$ ;
soluții neutre, unde $\left [H_3O^+\right ]=\left [HO^-\right ] \Rightarrow \left [H_3O^+\right ]=10^{-7}$ .