**Veden ionitulo** on lauseke, joka on johdettu veden autoprotolyysireaktion tasapainovakion lausekkeesta.

Veden autoprotolyysin tasapainovakio on:

{\displaystyle K={\frac {[{\mbox{H}}\_{3}{\mbox{O}}^{+}][{\mbox{OH}}^{-}]}{[{\mbox{H}}\_{2}{\mbox{O}}][{\mbox{H}}\_{2}{\mbox{O}}]}}}

Vesi ei ionisoidu kovin voimakkaasti, joten veden konsentraatio on lähes vakio. Se yhdistetään K:n arvoon, ja tätä arvoa merkitään termillä **Kw**.

{\displaystyle K{[{\mbox{H}}\_{2}{\mbox{O}}][{\mbox{H}}\_{2}{\mbox{O}}]}={[{\mbox{H}}\_{3}{\mbox{O}}^{+}][{\mbox{OH}}^{-}]}}

{\displaystyle K\_{w}=[{H}\_{3}{O}^{+}][{OH}^{-}]}

Konsentraation yksikkö on **mol/dm3** eli **M**.

Puhtaan veden auto­protolyysi­reaktiossa syntyvien oksonium- ja hydroksidi-ionien konsentraatiot ovat pienet, koska vain pieni osa vesi­molekyyleistä ionisoituu, mutta molempien ionien konsentraatiot ovat luonnollisesti yhtä suuret. Lämpötilassa +25 °C tämä konsentraatio on

{\displaystyle {[{\mbox{H}}\_{3}{\mbox{O}}^{+}]}={[{\mbox{OH}}^{-}]}=1{,}004\cdot {10}^{-7}M.}

Näistä kaavoista saadaan johdettua veden ionitulon lauseke:

{\displaystyle K\_{w}={[{\mbox{H}}\_{3}{\mbox{O}}^{+}][{\mbox{OH}}^{-}]}=(1{,}004\cdot {10}^{-7}M)^{2}=1{,}008\cdot {10}^{-14}M^{2}}

Ionien konsentraatio ja sen mukaisesti veden ionitulo riippuu kuitenkin voimakkaasti lämpötilasta.

Yhteys happovakioon ja emäsvakioon
----------------------------------

Kun kerrotaan keskenään hapon happovakio ja sen vastinemäksen emäsvakio, saadaan johdettua ionitulo Kw.

{\displaystyle K\_{a}(HA)\cdot K\_{b}({A}^{-})={\frac {[{\mbox{A}}^{-}][{\mbox{H}}\_{3}{O}^{+}]}{[{\mbox{HA}}]}}\cdot {\frac {[{\mbox{HA}}][{\mbox{OH}}^{-}]}{[{\mbox{A}}^{-}]}}=[{H}\_{3}{O}]\cdot [{OH}^{-}]=K\_{w}}

{\displaystyle K\_{a}\cdot K\_{b}=K\_{w}=1{,}008\cdot {10}^{-14}{M}^{2}}

pKw ja pH
---------

Usein käytetään veden ionitulon kymmenkantaista logaritmia pKw.

{\displaystyle pK\_{w}=-\lg K\_{w}=-\lg([{H}\_{3}{O}^{+}][{OH}^{-}])=(-\lg[{H}\_{3}{O}^{+}])+(-\lg[{OH}^{-}])=13{,}9965\approx 14{,}00}

Yhtälö voidaan ilmaista käyttö­kelpoisemmin seuraavasti pH:n ja pOH:n avulla. Liuoksen happamuuden mittana yleisesti käytetty pH tarkoittaa oksonium­ionien pOH taas hydroksidi-ionien konsentraation kymmen­kantaista logaritmia.

{\displaystyle pK\_{w}=pH+pOH=14,00}

pKw voidaan muuttaa myös takaisin Kw:ksi logaritmin laskusääntöjen avulla.

{\displaystyle K\_{w}={10}^{{-pK}\_{w}}}

pKw :n yhteys happovakioon ja emäsvakioon
-----------------------------------------

Ionitulolla on aiemmin mainittu yhteys happovakioon ja sen vastinemäksen emäsvakioon. Näin ollen myös kymmenkantaisilla logaritmeilla on yhteys toisiinsa, eli pKw:llä on yhteys happovakion ja emäsvakion kymmenkantaisiin logaritmeihin pKa ja pKb. 

{\displaystyle pK\_{W}=-lg(K\_{a}\cdot K\_{b})=-lgK\_{a}+(-lgK\_{b})=pK\_{a}+pK\_{b}}

{\displaystyle pK\_{a}+pK\_{b}=-lg({\frac {[{\mbox{A}}^{-}][{\mbox{H}}\_{3}{O}^{+}]}{[{\mbox{HA}}]}})-lg({\frac {[{\mbox{HA}}][{\mbox{OH}}^{-}]}{[{\mbox{A}}^{-}]}})=-lg({\frac {[{\mbox{A}}^{-}][{\mbox{H}}\_{3}{O}^{+}]}{[{\mbox{HA}}]}}\cdot {\frac {[{\mbox{HA}}][{\mbox{OH}}^{-}]}{[{\mbox{A}}^{-}]}})=-lg([{H}\_{3}{O}]\cdot [{OH}^{-}])=14,00}

Kaava voidaan lyhentää seuraavasti:

{\displaystyle pK\_{W}=pK\_{a}+pK\_{b}}

{\displaystyle pK\_{a}+pK\_{b}=14,00}

Katso myös
----------

* Happovakio
* Emäsvakio
* Autoprotolyysi
* Vesi
* Oksoniumioni
* Hydroksidi-ioni

Lähteet
-------

1. 1 2 3  Rautio, Jarkko et al.: "2 Ionisoituminen vesiliuoksessa", *Farmaseuttisen kemian perusteet*, s. 17–18. Kuopio: Farmasian opiskelijayhdistys Fortis ry, 2013. ISBN 978-951-98725-7-5.
2. 1 2 3  Lehtiniemi, Kalle & Turpeenoja, Leena: "14. Vesiliuosten pH-arvo ja sen laskeminen", *Abi Kemia*, s. 206–209. 1.-4. painos. Helsinki: Otava, 2007. ISBN 978-951-1-22290-3.