# Autoionização da água

A autoionização da água (ou autodissociação da água) é uma reação química em que duas moléculas de água reagem para produzir um hidrônio (H$_3$O$^+$) e um hidróxido (OH$^-$):
    2 H$_2$O $_{(l)}$ $\rightleftharpoons$ H$_3$O$^+$ $_{(aq)}$ + OH$^-$ $_{(aq)}$
Este é um exemplo de autoprotólise, e que mostra a natureza anfótera da água.
A água, mesmo pura, não é um simples emaranhado de móleculas de H$_2$O. Mesmo na água "pura", equipamentos sensíveis podem detectar uma quantidade muito pequena de condutividade elétrica de 0,555 µS·cm$^{-1}$. De acordo com teorias de Svante Arrhenius, isto se deve à presença de íons.

## Concentração e frequência

A reação precedente tem uma constante de equilíbrio químico de $K_{eq}={\frac {[H_{3}O^{+}]\cdot [OH^{-}]}{[H_{2}O]^{2}}}=3,23\times 10^{-18}$. Portanto, a constante de acidez é $K_{a}=K_{eq}\cdot [H_{2}O]={\frac {[H_{3}O^{+}]\cdot [OH^{-}]}{[H_{2}O]}}=1,8\times 10^{-16}$. Para reacções em água (ou soluções aquosas diluídas), a molaridade (uma unidade de concentração) da água é praticamente constante e é omitida da expressão da constante de acidez por convenção. A constante de equilíbrio resultante é chamada de constante de ionização, constante de dissociação, ou constante de auto-ionização, ou ainda produto iónico da água, simbolizado por K$_w$.
    $K_{w}=K_{a}\cdot [H_{2}O]=K_{eq}\cdot [H_{2}O]^{2}=[H_{3}O^{+}][OH^{-}]$
    onde
       [H$_3$O$^+$] = molaridade do oxónio, e
       [OH$^-$] = molaridade do hidróxido.
Nas CPTP (Condições Padrão de Temperatura e Pressão), sob 25 °C (298 K), $K_{w}=[H_{3}O^{+}]\cdot [OH^{-}]=1,0\times 10^{-14}$. A água pura ioniza-se e dissocia-se em quantidades iguais de H$_3$O$^+$ e OH$^-$, portanto suas molaridades são iguais:
    $[H_{3}O^{+}]=[OH^{-}]$
Nas CPTP, as concentrações de hidróxido e oxónio são bastante baixas, próximo a 1,0 x 10$^{-7}$ mol . L$^{-1}$, e os íons são raramente produzidos: uma molécula aleatória de água dissocia-se em aproximadamente 10 horas. Uma vez que a concentração das moléculas de água não são largamente afectadas pela dissociação e $[H_{2}O]$ é aproximadamente igual a 56 mol . L$^{-1}$, é tido que para cada 5,6 x 10$^8$ moléculas de água, um par existe em forma de íons. Qualquer solução em que as concentrações de H$_3$O$^+$ e OH$^-$ se igualam, é considerada como neutra. Absolutamente, a água pura é neutra, apesar de que caso traços de impurezas afetem a concentração desses íons a água não mais será neutra. K$_w$ é sensível à pressão e temperatura, aumentando sempre que um destes factores aumentam.
Da concentração do H$_3$O$^+$ de 1,0 x 10$^{-7}$ mol/L é que definimos que um pH neutro é igual a 7: o pH é -log$_{10}$ da concentração do hidrônio.
É importante lembrar que a água destilada é uma água que tem a maioria dos íons impuros (como Na$^+$ e Cl$^-$) presentes em águas naturais da fonte retirados por processos de destilação ou outros métodos de purificação da água. Remover todos os íons da água é algo próximo do impossível, já que a água rapidamente auto-ioniza-se em busca do equilíbrio.

## Dependência da temperatura e pressão

Por definição, $pK_{w}=-log_{10}K_{w}$. Nas CPTP, $pK_{w}=-log_{10}(1,0x10^{-14})=14,0$. O valor de pK$_w$ é inversamente proporcional à temperatura, ou seja, quando a temperatura aumenta, o valor de pK$_w$ é reduzido e vice-versa. Isso significa que a ionização da água normalmente aumenta com a temperatura.
Também há uma mudança, normalmente pequena, gerada pela variação da pressão (a ionização é diretamente proporcional à pressão). A dependência da ionização da água em relação à pressão e temperatura já foi estudada e há um formulário padrão para o evento.