การแตกตัวเป็นไอออนของน้ำ

การแตกตัวเป็นไอออนของน้ำ

น้ำเป็นอิเล็กโทรไลต์ที่อ่อนมาก จึงทำให้แตกตัวได้น้อยมาก ดังนั้นการนำไฟฟ้าของน้ำจะน้อย จนไม่สามารถตรวจสอบได้ด้วยการนำไฟฟ้า       ผ่านหลอดไฟ แต่ตรวจได้ด้วยเครื่องวัดกระแส (แอมมิเตอร์) ด้วยเหตุนี้จึงมีการอนุโลมให้น้ำบริสุทธิ์เป็นสารนอนอิเล็กโทรไลต์ตามทฤษฎีของเบรินสเตต – ลาวรี กล่าวว่า น้ำ ทำหน้าที่เป็นทั้งกรดและเบส ไอออนที่เกิดขึ้นจากการแตกตัวของน้ำนั้นจะมีการถ่ายเทโปรตอนกันเอง เรียกว่า
ออโตไอออนไนเซชัน ดังรูป

โมเลกุลของน้ำที่เสีย H⁺ จะเปลี่ยนเป็น OH^– ซึ่งมีประจุลบและโมเลกุลของน้ำที่ได้รับ H⁺ จะเปลี่ยนเป็น H₃O⁺ ซึ่งมีประจุบวก เราอาจเขียนสมการกรด- เบส ได้ง่ายๆ ดังนี้

เนื่องจากระบบนี้อยู่ในภาวะสมดุล สามารถเขียนสมการค่าคงที่สมดุลของ H₂O ได้ดังนี้

K_w คือค่าคงที่การแตกตัวของน้ำ มีค่าเท่ากับ 1 x 10^-14ที่ 25⁰C เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์แตกตัวเป็นไอออนจะให้ความเข้มข้นของ H₃O⁺ และOH^– เท่ากัน

 

นั่นคือ น้ำบริสุทธิ์ที่อุณหภูมิ 25°C มีความเข้มข้นของไฮโดรเนียมไอออน(H₃O⁺) เท่ากับความเข้มข้นของไฮดรอกไซด์ไอออน(OH^–)
= 1.0 x 10^-7 mol/dm³

ดังนั้น น้ำบริสุทธิ์จึงมีสภาพเป็นกลางเนื่องจากปริมาณ H₃O⁺ เท่ากับ OH^– ค่าคงที่สมดุลของน้ำมีค่าเปลี่ยนแปลงตามอุณหภูมิ แสดงดังตารางต่อไปนี้

ตารางค่า K_w ของน้ำที่อุณหภูมิต่างๆ

อุณหภูมิ(0C)	Kw
0 10 20 25 30 40 50 60	0.114 x 10-14 0.296 x 10-14 0.681 x 10-14 1.010 x 10-14 1.470 x 10-14 2.920 x 10-14 5.470 x 10-14 9.610 x 10-14