Wie hoch ist die Konzentration von OH-Ionen in destilliertem Wasser?

Die geheimnisvolle OH⁻-Konzentration in destilliertem Wasser

Destilliertes Wasser gilt als Inbegriff von Reinheit. Es wird durch einen Prozess gewonnen, der Verunreinigungen wie Salze, organische Verbindungen und andere Ionen entfernt. Doch selbst nach dieser gründlichen Reinigung ist destilliertes Wasser nicht vollkommen frei von Ionen. Insbesondere die Konzentration von Hydroxid-Ionen (OH⁻) weckt das Interesse von Chemikern und Wissenschaftlern.

Autoprotolyse: Der Schlüssel zur OH⁻-Konzentration

Die Präsenz von OH⁻-Ionen in destilliertem Wasser lässt sich durch ein Phänomen namens Autoprotolyse erklären. Vereinfacht ausgedrückt bedeutet Autoprotolyse, dass Wassermoleküle selbst als Säuren und Basen fungieren können. Ein Wassermolekül gibt ein Proton (H⁺) an ein anderes Wassermolekül ab. Dadurch entstehen Hydronium-Ionen (H₃O⁺) und Hydroxid-Ionen (OH⁻). Die Reaktionsgleichung hierfür lautet:

2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH⁻

Dieses Gleichgewicht liegt stark auf der Seite der unreagierten Wassermoleküle. Das bedeutet, dass nur ein sehr geringer Anteil der Wassermoleküle tatsächlich protoniert oder deprotoniert wird.

Die Ionenprodukt des Wassers (Kw): Ein Maß für die Konzentration

Die Konzentration der H₃O⁺- und OH⁻-Ionen in reinem Wasser ist nicht beliebig. Sie wird durch das Ionenprodukt des Wassers (Kw) bestimmt. Kw ist das Produkt der Konzentration von H₃O⁺ und OH⁻ bei einer bestimmten Temperatur.

Kw = [H₃O⁺] * [OH⁻]

Bei 20°C beträgt Kw etwa 1,0 x 10⁻¹⁴ mol²/l². Da im reinen Wasser die Konzentration von H₃O⁺ und OH⁻ gleich ist, gilt:

[H₃O⁺] = [OH⁻] = √Kw

Daraus ergibt sich für 20°C eine OH⁻-Konzentration von etwa 10⁻⁷ mol/l.

Warum ist das wichtig?

Obwohl die Konzentration von OH⁻-Ionen in destilliertem Wasser extrem gering ist, hat sie dennoch wichtige Auswirkungen:

• Elektrische Leitfähigkeit: Die Anwesenheit von Ionen, selbst in geringen Mengen, verleiht dem Wasser eine geringe elektrische Leitfähigkeit. Reinstwasser, welches durch weitere Reinigungsschritte noch reiner ist, hat eine noch geringere Leitfähigkeit.
• pH-Wert: Die Konzentration von OH⁻-Ionen bestimmt den pH-Wert des Wassers. Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7, was neutral bedeutet.
• Chemische Reaktionen: Die geringe OH⁻-Konzentration kann bestimmte chemische Reaktionen beeinflussen, insbesondere solche, die säure- oder basenkatalysiert sind.

Fazit

Auch wenn destilliertes Wasser den Ruf hat, rein zu sein, enthält es dennoch eine geringe, aber messbare Konzentration von Hydroxid-Ionen. Diese Konzentration ist das Ergebnis der Autoprotolyse von Wasser und wird durch das Ionenprodukt des Wassers (Kw) bestimmt. Dieses Phänomen hat wichtige Auswirkungen auf die physikalischen und chemischen Eigenschaften des Wassers, selbst in seiner reinsten Form. Das Verständnis dieser Details ist essentiell für viele Bereiche der Chemie, Biologie und Physik.