K es una constante (a una temperatura fija). La concentración de agua en el agua también es una constante. Es fácil combinar todas las constantes en una constante.
Entonces, la K que se da para la autoionización del agua (1.003 × 10 ^ -7 en su pregunta) ya incluye la molaridad del agua.
Piénsalo de esta manera:
- ¿Por qué el cloruro de aluminio es un compuesto covalente mientras que el fluoruro de aluminio es un compuesto iónico?
- ¿El aluminio generalmente forma compuestos iónicos o covalentes?
- ¿Es el enlace OH en agua no polar covalente, polar covalente o iónico? Defina cada término y explique su elección.
- ¿Qué es la configuración electrónica de un átomo?
- ¿Es el Li2O (óxido de litio) polar covalente o no polar covalente, o es NaF polar covalente?
K = K ‘* [H2O] ^ 2 = [H3O +] [OH-] = 1.009 × 10 ^ -14
Si realmente quisieras la K ‘(que es la K en tu ecuación arriba), puedes dividir 1.009 × 10 ^ -14 por 55.3 M al cuadrado. Sin embargo, esto es bastante inútil.
Para su información, es posible que le hayan enseñado a usar lunares en estas ecuaciones de equilibrio para hacer que las tablas de ICE sean más fáciles de hacer, pero realmente debería estar usando la molaridad. Eso es lo que representa el corchete []. La molaridad es una forma de concentración, los moles son una cantidad. Esto puede ser lo que está causando su confusión. La concentración (molaridad) del agua es constante (a una temperatura constante), pero la cantidad de moles cambia según el volumen.
Solo recuerde que cuando tiene líquidos (l) o sólidos (s) en su ecuación de equilibrio, tendrán concentraciones constantes y pueden excluirse de la expresión de equilibrio. Acuosos (aq) y gaseosos (g) tienen concentraciones variables, por lo que deben estar en la expresión de equilibrio.
[editar]
* expansión en líquidos / sólidos con concentración constante:
Usemos Molarity para nuestra concentración. La molaridad son los moles de soluto divididos por el volumen de solvente en litros.
Líquidos:
Para el agua, si tenemos 1 L de agua y asumimos que la densidad del agua es de 1 g / ml, entonces tenemos 1000 g de agua. 1000 g de agua equivalen a aproximadamente 55.3 moles de agua. Al dividir los moles por los Litros, obtenemos 55.3 M. Si tuviéramos 2L de agua, entonces tendríamos más moles de agua: 110.6 moles. Sin embargo, 110.6 moles / 2L todavía es 55.3 M.
Para este equilibrio particular (autoionización del agua), el número de moles de agua que se auto-ioniza es tan pequeño que el número de moles que queda es esencialmente el mismo que antes.
Para otros equilibrios, esto no funciona tan bien si tenemos una cantidad ridícula de soluto disuelto en agua, porque la cantidad de agua que se convierte en H3O + comienza a ser significativa. Sin embargo, ese caso se explica en otra quora respuesta. Busque el pH de los ácidos concentrados.
Sólidos:
Esto funciona por el mismo principio. Los sólidos tienen un volumen fijo para una determinada masa (es decir, una densidad). Entonces, si calculó una “concentración”, obtendría una constante nuevamente.
** 2da Edición **
Creo que no estás entendiendo algo fundamental sobre cómo los químicos manejan el equilibrio. Primero, cuando tiene un equilibrio acuoso, generalmente la cantidad de agua presente es tan grande que su concentración es esencialmente constante (55.3M). Incluso si el equilibrio involucra agua, como en una reacción ácida o básica, el ligero cambio no afectará la concentración de manera significativa. Por lo tanto, cada vez que tenga el solvente presente como uno de los reactivos o productos, establecemos su concentración igual a una constante. Dejame darte un ejemplo:
HA (aq) + H2O (l) A- (aq) + H3O + (aq)
Si tuviera que escribir la expresión de equilibrio, podría escribir esto:
K = [A -] [H3O +] / ([HA] [H2O])
Sin embargo, dado que el agua es una constante, reemplácela con una variable genérica que representa una constante, k.
K = [A -] [H3O +] / ([HA] * k)
Como K también es una constante, la ecuación sería mucho más fácil de escribir y usar si combinamos las constantes en otra constante. Lo estoy etiquetando K ‘.
K * k = [A -] [H3O +] / [HA]
K ‘= [A -] [H3O +] / [HA]
Esto es mucho más agradable y fácil de usar. Esta K ‘es en realidad Ka, la constante de disociación ácida. Si buscara Ka para varios ácidos en línea, el valor que obtenga representaría el equilibrio de ese ácido en el agua. Pero NUNCA escribirías [H2O] en la expresión de equilibrio porque ya está combinado en el valor de Ka.
Lo mismo sucede con la autoionización del agua. Si le pidiera a mi alumno que escribiera la expresión de equilibrio para la autoionización del agua, tendría que escribir:
Kw = [H3O +] [OH-]
Este Kw es aproximadamente 1.00 × 10 ^ -14 a 25 C.
Sí, el agua está involucrada en el equilibrio real, pero su valor es relativamente constante, por lo que la concentración ya está incorporada en el valor constante de equilibrio Kw.
Técnicamente puedes escribir esto como lo has hecho:
K = [H3O +] [OH-] / [H2O] ^ 2
Pero esa K NO es 1.00 × 10 ^ -14. Es otra cosa. (1.00 × 10 ^ -14 * (55.3 ^ 2)). (No olvides que la concentración de agua es al cuadrado).
Sin embargo, ningún químico escribirá la expresión de equilibrio de esa manera para ácidos y bases simples o para la autoionización del agua.
Existen excepciones cuando es necesario involucrar la concentración de agua. Pero no aquí. Preguntó qué pasaría con el Kw si tuviera 100 moles de H3O + y 1 mol de H2O. La respuesta es nada. El Kw sigue siendo el mismo. Pero para tener esas cantidades de agua e ion hidronio, necesita algo más en su matraz como un ácido fuerte. En este caso, no te importaría Kw. Eso produce una cantidad minúscula de H3O + (y OH-) solo del agua. Tampoco te importaría la concentración de OH-, porque también sería minúscula.
