Um caso particular de dissociação (o processo de decadênciapartículas maiores de uma substância - moléculas de íons ou radicais - em partículas menores) é a dissociação eletrolítica, na qual moléculas neutras de uma substância chamada eletrólito em solução (como resultado da ação de moléculas de um solvente polar) decaem em partículas carregadas: cátions e ânions. Isso explica a capacidade das soluções eletrolíticas de conduzir corrente.
É comum dividir todos os eletrólitos em dois grupos: fraco e forte. A água pertence a eletrólitos fracos, a dissociação da água é caracterizada por uma pequena quantidade de moléculas dissociadas, uma vez que são bastante estáveis e praticamente não se decompõem em íons. Água pura (sem impurezas) conduz fracamente a corrente elétrica. Isso se deve à natureza química da própria molécula, quando átomos de hidrogênio polarizados positivamente são incorporados na camada de elétrons de um átomo de oxigênio relativamente pequeno, que é polarizado negativamente.
A força e a fraqueza dos eletrólitos são caracterizadas poro grau de dissociação (denotado por α, muitas vezes este valor é expresso em% de 0 a 100 ou em frações de uma unidade de 0 a 1) - a capacidade de decair em íons, isto é, a razão entre o número de partículas decaídas e o número de partículas antes do decaimento. Substâncias como ácidos, sais e bases sob a ação de moléculas de água polares se decompõem em íons completamente. A dissociação da água é acompanhada pela decomposição de moléculas Н2О em um próton Н + e um grupo hidroxila ОН-. Se representarmos a equação para a dissociação do eletrólito na forma: M = K ++ A-, então a dissociação da água pode ser expressa pela equação: H2O↔H ++ OH-, e a equação pela qual o grau de dissociação da água é calculado pode ser representada em duas formas (através a concentração dos prótons formados ou a concentração dos grupos hidroxila formados): α = [H +] / [H2O] ou α = [OH -] / [H2O]. Como o valor de α é influenciado não apenas pela natureza química da substância, mas também pela concentração da solução ou por sua temperatura, costuma-se falar do grau aparente (imaginário) de dissociação.
A tendência das moléculas de eletrólitos fracos, incluindoágua, para se decompor em íons é mais caracterizada pela constante de dissociação (um caso especial da constante de equilíbrio), que normalmente é denotada como Kd. Para calcular este valor, é aplicada a lei das massas efetivas, que estabelece a razão entre as massas das substâncias obtidas e as iniciais. A dissociação eletrolítica da água é o decaimento das moléculas de água originais em prótons de hidrogênio e um grupo hidroxila, portanto, a constante de dissociação é expressa pela equação: Kd = [H +] • [OH -] / [H2O]. Este valor para a água é constante e depende apenas da temperatura, a uma temperatura igual a 25 ° C, Kd = 1,86 • 10-16.
Conhecer a massa molar da água (18 gramas / mol), edesprezando a concentração de moléculas dissociadas e tomando a massa de 1 dm3 de água por 1000 g, é possível calcular a concentração de moléculas indissociadas em 1 dm3 de água: [H2O] = 1000 / 18,0153 = 55,51 mol / dm3. Então, a partir da equação da constante de dissociação, pode-se encontrar o produto das concentrações de prótons e grupos hidroxila: [H +] • [OH -] = 1,86 • 10-16 • 55,51 = 1 • 10-14. Extraída a raiz quadrada do valor obtido, obtém-se a concentração de prótons (íons hidrogênio), que determina a acidez da solução e é igual à concentração dos grupos hidroxila: [H +] = [OH -] = 1 • 10-7.
Mas na natureza, água com tal pureza não existedevido à presença de gases dissolvidos ou à contaminação da água com outras substâncias (na verdade, a água é uma solução de vários eletrólitos), portanto, a 25 ° C, a concentração de prótons de hidrogênio ou a concentração de grupos hidroxila difere de 1 • 10-7. Ou seja, a acidez da água se deve à ocorrência não só de um processo como a dissociação da água. O expoente do hidrogênio é o logaritmo negativo da concentração de íons hidrogênio (pH), é introduzido para avaliar a acidez ou alcalinidade da água e soluções aquosas, pois é difícil usar números com potências negativas. Para água pura, pH = 7, mas uma vez que não há água pura na natureza e a dissociação da água prossegue junto com a decomposição de outros eletrólitos dissolvidos, o valor de pH pode ser menor ou maior do que 7, ou seja, para água, na prática, pH ≠ 7.
