生化小课 | 水的电离由平衡常数表示

水在平衡时的电离度很小；在25°C时，纯水中每109个分子中只有大约两个在任何瞬间被电离。水可逆电离的平衡常数为

在 25 °C 的纯水中，水的浓度为 55.5 M——1 L 中 H2O 的克数除以其克分子量：(1,000 g/L)/(18.015 g/mol)——并且相对于 H+ 和 OH- 的浓度非常低，即 1 × 10−7 M。因此，我们可以在平衡常数表达式中替换 55.5 M 以产生

重新排列后，这就变成了

其中 Kw 表示产物 (55.5 M)(Keq)，即 25 °C 时水的离子产物。

通过纯水的电导率测量确定的 Keq 值在 25 °C 时为 1.8 × 10−16 M。将此值代入上述公式 中的 Keq 可得出水的离子积值：

因此，在25℃的水溶液中[H+] [OH−]的乘积总是等于1 × 10−14 M2。当H+和OH−的浓度完全相等时，如在纯水中，溶液称为中性pH值。在这个pH值下，H+和OH−的浓度可由水的离子积计算如下:

求解[H+]得到

由于水的离子积恒定，只要 [H+] 大于 1 × 10-7 M，[OH-] 必须小于 1 × 10-7 M，反之亦然。当 [H+] 非常高时，如在盐酸溶液中，[OH-] 必须非常低。从水的离子积，如果我们知道[OH−]，我们可以计算[H+]，反之亦然。

Principles of Biochemistry