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Das Ionenprodukt des Wassers
Reines Wasser weist eine - wenngleich sehr geringe - Leitfähigkeit auf. Dies ist darauf zurückzuführen, dass Wasser gegenüber sich selbst als Säure fungieren kann, d.h. ein Wassermolekül kann Protonen auf ein anderes Wassermolekül übertragen:
Da Wasser sich selbst protolysiert, spricht man hier von Autoprotolyse („Selbstprotonenübertragung“).
Ampholyte
Stoffe, die sowohl als Säure (Protonendonator) als auch als Base (Protonenakzeptor) fungieren können, nennt man Ampholyte. Bei vielen Ampholyten bestimmt das jeweilige Milieu ihr Reaktionsverhalten.
Kw - das Ionenprodukt formalisiert
Formuliert man den Term für das Massenwirkungsgesetz für die Autoprotolyse des Wassers und zieht die Konzentration mit in die Massenwirkungskonstante hinein, erhält man mit Kw einen mathematischen Ausdruck für das Ionenprodukt des Wassers.
Der Wert für Kw ist durch eine pH-Wertmessung von reinem Wasser bestimmbar, indem man ausnutzt, dass die Konzentrationen von Hydronium- (H3O+) und Hydroxidionen (OH-) gleich sein müssen, da diese im Verhältnis 1:1 reagieren.
Reines Wasser hat einen pH-Wert von 7 (neutral). Die Konzentration der Hydroniumionen beträgt 10-7 mol/L. Die Konzentration der Hydroxidionen beträgt ebenfalls 10-7 mol/L. Multipliziert man beides aus (Potenzen mit gleicher Basis werden multipliziert, indem man die Exponenten addiert), kommt man genau auf den Wert von 10-14 für Kw.
Reines Wasser enthält sowohl Hydroxid- als auch Hydroniumionen aus der Autoprotolyse des Wassers, die bei Säure-/Basereaktionen zusätzlich auftreten. In verdünnten Lösungen sind deren Konzentrationen aber dermaßen gering, dass man sie vernachlässigen kann.
Abhängigkeit der Konzentrationen von Hydronium- und Hydroxidionen
Wendet man den mit -1 multiplizierten dekadischen Logarithmus auf die Definitionsgleich für Kw an, sieht man, dass die Konzentrationen von Hydronium- und Hydroxidionen direkt voneinander abhängig sind:
