Quando parliamo di acidità e basicità di una soluzione acquosa facciamo riferimento alla presenza degli ioni idronio H⁺ o meglio dello ione idronio H₃O⁺ (a volte chiamato ossonio), e degli ioni ossidrile OH^‒.

Questi ioni sono presenti per una particolare dissociazione dell’acqua stessa, detta autoprotolisi, oltre che per la possibile presenza di sostanza acide che aumentano la quantità di ioni idronio e di sostanze basiche che aumentano la presenza di ioni ossidrile.

L’acqua (pura, senza altre sostanze disciolte) dà luogo ad una particolare reazione, detta autoprotolisi o autoionizzazione o autodissociazione, per la quale una molecola di acqua di dissocia in due ioni: H⁺ e OH^‒.

(autoprotolisi - 1)   H₂O     ⇆   H⁺    +   OH⁻

Lo ione H⁺ è un atomo di idrogeno che ha perso il suo unico elettrone; si tratta così del solo nucleo dell’atomo costituito da un solo protone. Per questo motivo spesso chiamiamo con il termine “protone” lo ione H⁺.

Il termine protone viene utilizzato anche quando un acido si dissocia rilasciando H⁺; chiamiamo questa reazione “deprotonazione”.

Lo ione H⁺ libero però non esiste in natura perché si tratta solo di un protone isolato che si lega ad altri complessi molecolari. In acqua il protone H⁺ si lega con legame dativo ad una molecola d’acqua formando lo ione idronio H₃O⁺:

H⁺ + H₂O ⭢ H₃O⁺

Considerando che non esiste mai il protone H⁺, ma esiste lo ione idronio H₃O⁺, possiamo scrivere la reazione di autoprotolisi nella forma:

(autoprotolisi - 2)   2 H₂O     ⇆   H₃O⁺   +   OH⁻

Dopo questa spiegazione possiamo capire il significato del termine autoprotolisi:

auto = significa che la reazione avviene da sola senza l’intervento di agenti esterni

proto = protone H⁺, generato dalla lisi della molecola d’acqua

lisi = taglio (la molecola d’acqua si spezza in H⁺ e OH^‒)

Nei diversi testi di chimica e nei diversi quiz a volte troviamo il riferimento allo ione idronio H₃O⁺, altre volte troviamo il riferimento allo ione H⁺ e altre ancora al termine protone.

Come ogni altra reazione chimica l’autoprotolisi possiede una sua costante di equilibrio (vedi teoria costante di equilibrio). Scriviamo la costante di equilibrio:

Cercando di eliminare la concentrazione del reagente, l’acqua pura, perché è un valore costante pari alla concentrazione molare dell’acqua nell’acqua stessa che vale 55,5 mol/L, utilizziamo una costante diversa, Kw, detta prodotto ionico dell’acqua:

Kw = Keq · [H₂O]² = [H₃O⁺] · [OH^–]

(il pedice W sta per water, acqua)

 Così come per tutte le costanti di equilibrio, anche K_w dipende dalla temperatura. Negli esercizi più semplici e quasi sempre nei quiz si fa riferimento al valore di K_w a 25°C (298K) e 1 atm, condizione termodinamica che chiamiamo “CN”, Condizioni Normali (¹). Il prodotto ionico K_w in Condizioni Normali vale:

K_w = 10^‒14