Auto-ionización del agua

Question

$HCl(g) + H_2O(l) -> H_3O^{+}(aq) + OH^{-}(aq)$

Suponiendo que $HCl$ se ioniza completamente en el agua, si preparamos un $HCl$ solución, ¿el $[HCl]=[H_3O]$ ( $HCl$ concentración = $H_3O$ concentración)? Es decir, la $HCl$ antes de la reacción, y el $H_3O$ ¿después de la reacción?

Si es así, entonces si observamos la siguiente reacción de equilibrio para la auto-ionización del agua:

$2H_2O \rightleftharpoons H_3O^{+} + OH^{-}$

se puede concluir que $[H^{+}][OH^{-}]$ es un valor constante, es decir, el producto de sus concentraciones de equilibrio es un valor constante. Sin embargo, si el $H_3O$ aumenta la concentración por la ionización de $HCl$ ¿no se desplazaría la reacción hacia la izquierda para contrarrestar el cambio (por el principio de Le Chatelier)? En consecuencia, esto disminuiría la concentración de $H_3O$ iones en solución, y contradicen la igualdad de $HCl$ concentración = $H_3O$ concentración, ¿entonces la propuesta original era incorrecta?

Answer 1

No, el equilibrio de la ecuación de autoprotolisis hace que la concentración de OH- disminuya adecuadamente. Digamos que el H3O+ es 1 mol/litro, el OH- será 10exp-14 moles por litro. Si calculas eso con precisión, encontrarás que el OH- y el H3O+ diferirán un poco de esos valores. Pero comparado con las desviaciones del quilibrio debido a la temperatura y algunas otras razones, que está muy por debajo de cualquier precisión de la medición química. (y el cálculo se vuelve algo feo) Los químicos como yo vivimos muy felices con tales simplificaciones. Las diferencias de pH de 0,1 se pueden medir con bastante fiabilidad, 0,01 requiere mucha experiencia y alguna preparación y aparatos complicados (desconocidos para, digamos, el 95 % de los doctores en química), y ahí se acaba todo lo que podemos hacer. Imagina que esa escala logarítmica (¡también para las constantes de equilibrio!) no es sólo un truco de los químicos, ¡la naturaleza se comporta así! El potencial químico depende linealmente del logaritmo de la concentración. En resumen: por eso la química funciona tan bien sobre la base de reglas generales.