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Sommaire
pH des solutions aqueuses
Autoprotolyse de l'eau
Composition de l'eau
L’eau est composée de molécules d’eau.
Il est très difficile d’obtenir de l’eau pure. Il faudrait de l’eau ultra distillée.
La concentration en eau est de 55.5 mol/l. L’ion [H3O+] est formé par chocs entre molécules d’eau.
L’eau peut jouer le rôle d’acide et de base :
La transformation de proton s’appelle une autoprotolyse.
L’eau est électriquement neutre.
À 25°C, pH = 7 et [H3O+] = [HO-] = 10-7 mol/L
Propriété de l’autoprotolyse
- La réaction de l’eau pure est limitée
t (tau) est très faible car la réaction inverse existe.
L’eau est le siège d’un équilibre dit d’autoprotolyse :
La constante d’équilibre est la suivante :
La constante d’équilibre de l’autoprotolyse de l’eau s’appelle le produit ionique de l’eau :
Donc à 25°C, Ke = 10-14
De même, pH = - log [H3O+] = - log Ke = 14
Cette relation est vraie même s'il y a d'autres espèces chimiques présentent dans la réaction.
- Influence de la température
- pH d'une solution aqueuse
Donc d’après cette relation, le pH varie de 0 à 14 mais rien n’exclut des solutions en dehors de cette fourchette.
Constante d'acidité d'un couple AB
Constante d'acidité
Définition
La constante d’acidité Ka du couple HA/A- est la constante d’équilibre associée à cette réaction.
Les valeurs sont prises à l’équilibre.
Exemple
On sait que [HA] = C
Couples de l'eau
Comparaison d'acides entre eux en solution aqueuse
Rappel :
En l’absence d’autres solutés,
Si la concentration est identique, alors plus Ka augmente et plus [H3O+] sera grande.
À concentration identique, un acide AH est d’autant plus fort que la valeur du pKa du couple HA/A- est faible.
Exemples :
À concentration identique, le taux d’avancement de la réaction d’un acide sur l’eau est d’autant plus grand que la constante d’acidité du couple HA/A- est grande et le pKa plus petit. C'est-à-dire que l’acide est d’autant plus fort que t (tau) est élevé.
Comparaison de bases entre elles
En l’absence d’autres solutés,
À concentration identique, une base A- est d’autant plus forte que la valeur du pKa du couple AH/A- est élevée.
Exemple :
À concentration identique, le taux d’avancement de la réaction d’une base sur l’eau est d’autant plus grande que la constante d’acidité du couple HA/A- est grande. C'est-à-dire que la base est d’autant plus forte que t (tau) est élevé.
Domaine de prédominance de l'acide et de la base
Conséquence de la relation pH = f(pKa)
Appplication aux indicateurs colorés
Un indicateur coloré est une substance organique dont le forme acide [HInd] a une forme différente de la forme basique [Ind-].
Formules pour les indicateurs colorés :
On considère que l’indicateur coloré adopte la teinte de la forme dont la concentration devient au moins dix fois supérieure à l’autre forme.
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