13- Qual é o significado do termo auto-ionização?. Explique por que água pura é uma má condutora de eletricidade. Diz-se que uma solução aquosa é ácida. O que significa essa declaração?.

Passo 1

O enunciado pede três coisas:
  1. Definir o que é auto-ionização da água.
  2. Explicar por que água pura conduz pouco eletricidade.
  3. Interpretar o que significa chamar uma solução aquosa de ácida.
    O conteúdo envolve equilíbrio iônico da água, constante de ionização K_w, condutividade iônica e definição de acidez via concentrações de íons.

Passo 2

A auto-ionização (ou autoprotólise) da água é o processo em que duas moléculas de água reagem entre si para formar um íon hidrônio e um íon hidróxido. Escrevemos o equilíbrio assim:
2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-
Em forma simplificada de prótons:
H_2O \rightleftharpoons H^+ + OH^-.
A expressão para a constante desse equilíbrio é
K_w = [H^+]\,[OH^-].

Passo 3

A K_w da água a 25^\circ\mathrm{C} vale aproximadamente
K_w = 1\times 10^{-14}.
Em água pura, por simetria, [H^+]=[OH^-], então
[H^+] = [OH^-] = \sqrt{K_w} = 1\times 10^{-7}\,\mathrm{mol/L}.
Como existem pouquíssimos íons livres, a condutividade elétrica é muito baixa — água pura é má condutora porque quase não há cargas móveis para transportar corrente.

Passo 4

Dizemos que uma solução aquosa é ácida quando a concentração de prótons livre é maior que a de hidróxido:
[H^+] > [OH^-].
Isso implica pH menor que 7, já que definimos
\mathrm{pH} = -\log([H^+]).
Uma solução ácida tem excesso de H^+ em relação a OH^-.

Resposta

Auto-ionização é a reação espontânea entre moléculas de água gerando H^+ e OH^-. Água pura é má condutora porque em equilíbrio atinge apenas [H^+]=[OH^-]=10^{-7}\,\mathrm{mol/L}, concentração muito baixa de íons. Chamar uma solução de ácida significa que ela possui [H^+]>[OH^-], ou seja, pH < 7.

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