水：ブレンステッド・ローリーの酸塩基理論

両性分子は、酸と塩基の両方として作用することができます。水は両性分子の一例です。

アンモニアの水溶液中では、水は塩基であるアンモニアにプロトンを供与することにより酸として機能することができます。対照的に、水は酸からプロトンを受け入れることにより、塩酸の水溶液中で塩基として機能します。

両性であるため、水は自己イオン化を受けることができます。このプロセスでは、1つの水分子が酸として作用し、そのプロトンを受け入れることにより塩基として機能する別の水分子にプロトンを寄付します。

これにより、ヒドロニウムイオンと水酸化物イオンが生成されます。

水の自己イオン化のための平衡定数、K_Wは、水のイオン積定数とも呼ばれ、1 × 10⁻¹⁴の値を持っています。その平衡表現は、ヒドロニウムイオンの濃度に水酸化物イオンの濃度を掛けたもので、両方の反応物が液体であるため分母はありません。

25°Cの純水では、ヒドロニウムイオンと水酸化物イオンの濃度は等しく、1×^10-7Mです。

KWは、溶液中のヒドロニウムイオンと水酸化物イオンの濃度を計算し、溶液が酸性か塩基性かを判断するために使用できます。

溶液が酸性の場合、ヒドロニウムイオンの濃度は水酸化物イオンよりも高くなります。対照的に、溶液が塩基性の場合、水酸化物イオンの濃度はヒドロニウムイオンよりも高くなります。

溶液中のヒドロニウムイオンの濃度が5×10^−7Mの場合、水酸化物イオン濃度はKWを使用して決定できます。

K_Wとヒドロニウムイオンの値がわかっているため、水酸化物イオンの濃度は2 × ^10-8 Mと計算できます。

水酸化イオン濃度5×^10-7Mは水酸化物イオン濃度2×^10-8Mよりも高いため、溶液は酸性です。