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Autoionización del agua
Los iones hidrógeno se generan espontáneamente en el agua pura mediante disociación (ionización) de un pequeño porcentaje de moléculas de agua. Este proceso se llama autoionización del agua:
H2\text{H}_2H2start text, H, end text, start subscript, 2, end subscriptO\text{O}Ostart text, O, end text (l)\text{(l)}(l)start text, left parenthesis, l, right parenthesis, end text ⇌\rightleftharpoons⇌\rightleftharpoons H+\text{H}^+H+start text, H, end text, start superscript, plus, end superscript (ac)\text{(ac)}(ac)start text, left parenthesis, a, c, right parenthesis, end text + OH−\text{OH}^-OH−start text, O, H, end text, start superscript, minus, end superscript (ac)\text{(ac)}(ac)start text, left parenthesis, a, c, right parenthesis, end text
Las letras entre paréntesis solo significan que el agua es líquida (l), y que los iones están en solución acuosa (base de agua) (ac).
Como se muestra en la ecuación, la disociación produce el mismo número de iones hidrógeno (H+^++start superscript, plus, end superscript) y de iones hidroxilo (OH−^-−start superscript, minus, end superscript). Mientras que los iones hidroxilo pueden flotar en su forma iónica en la solución, los iones hidrógeno son transferidos directamente a una molécula vecina de agua para formar iones hidronio (H3_33start subscript, 3, end subscriptO+^++start superscript, plus, end superscript). Entonces, en realidad no hay iones H+^++start superscript, plus, end superscript que flotan libremente en el agua. Sin embargo, los científicos siguen refiriéndose a los iones hidrógeno y su concentración como si flotaran libres y no en forma de hidronio; esto es una simplificación que utilizamos por convención.
Así que, ¿cuántas moléculas de agua se disocian realmente en una jarra de agua? La concentración de iones hidrógeno producida por la disociación en agua pura es 1 × 10−7^{-7}−7start superscript, minus, 7, end superscript M (moles por litro de agua). [¿Qué es un "mol"?]
¿Es esto mucho o poco? Aunque el número de iones hidrógeno en un litro de agua pura es grande en la escala en la que normalmente pensamos (en la escala de mil billones), el número total de moléculas de agua en un litro – disociadas y no disociadas – es aproximadamente 33,460,000,000,000,000,000,000,0002,3^{2,3}2,3start superscript, 2, comma, 3, end superscript. (¡Algo para pensar cuando bebas tu próximo vaso de agua!) Entonces, las moléculas de agua autoionizadas son tan solo una fracción muy pequeña del número total de moléculas en cualquier volumen de agua pura.
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