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Réactions non totales et constante d'acidité

Cours
Produit ionique de l'eau et constante d'acidité

Produit ionique de l'eau et constante d'acidité

Sommaire
jouerIntroduction
jouerProduit ionique de l'eau
jouerSolution acide, neutre ou basique
jouerConstante d'acidité
jouerDomaines de prédominance

Produit ionique de l'eau

lumix

L’eau est un ampholyte : elle est capable d'être l'acide d'un couple et la base d'un autre couple.

Il peut donc y avoir une réaction acido basique entre deux molécules d'eau H2OH_2O.

Définition

La réaction acido-basique d'équation :

H2O(l)+H2O(l)HO(aq)+H3O+(aq)H_2O(l) + H_2O(l) \leftrightarrows HO^-(aq) + H_3O^+(aq)

est appelée autoprotolyse de l'eau.

Elle fait intervenir les couples acide-base H2OH_2O/HOHO^- (H2OH_2O = acide) et H3O+H_3O^+/H2OH_2O (H2OH_2O = base).

Définition

A partir de la réaction d'autoprotolyse de l'eau, on définit le produit ionique de l’eau noté KeKe.

La formule de calcul du produit ionique de l’eau est la suivante :

Ke=[H3O+]eˊq[HO]eˊqKe = [H_3O^+]_{éq} *[HO^-]_{éq}

Les concentrations étant en mol.L1mol.L^{-1}.

Le produit ionique de l'eau KeKe n’a pas d’unité et ne dépend que de la température.

Définition

On définit aussi le pKe tel que :

pKe=log(Ke)pKe = -log(Ke)

Donc :

Ke=10pKeKe = 10^{-pKe}

Propriété

A 2525°C, pour toute solution aqueuse :

Ke=11014Ke = 1*10^{-14}.

Et donc, pKe=14,0pKe = 14,0

Solution acide, neutre ou basique

Propriété

Pour une solution neutre :

[H3O+]=[HO][H_3O^+] = [HO^-]
pH=12pKepH = \frac{1}{2}*pKe
pH=7pH=7

Pour une solution acide :

[H3O+]>[HO][H_3O^+] > [HO^-]
pH<12pKepH < \frac{1}{2}*pKe
pH<7pH<7

Pour une solution basique :

[H3O+]<[HO][H_3O^+] < [HO^-]
pH>12pKepH > \frac{1}{2}*pKe
pH>7pH>7

Constante d'acidité

Définition

Soit un couple HA(aq)/A(aq)HA(aq)/A^-(aq) dont l’acide réagit avec l’eau selon la réaction d’équation :

HA(aq)+H2O(l)A(aq)+H3O+(aq)HA(aq)+H_2O(l) \leftrightarrows A^-(aq)+H_3O^+(aq)

La constante d’acidité du couple HA(aq)/A(aq)HA(aq)/A^-(aq), notée KAK_A est définie par :

KA=[H3O+][A][HA]K_A = \frac{[H_3O^+] *[A^-]}{[HA]}

Définition

On définit aussi le pKApK_A tel que :

pKA=log(KA)pK_A = -log(K_A)

Soit :

KA=10pKAK_A = 10^{-pK_A}

Propriété

Chaque couple acide-base a sa propre constante d'acidité.

  • plus le pKApK_A est faible, plus l'acide est fort

  • plus le pKApK_A est grand, plus la base est forte

Il est possible de placer les pKApK_A sur une échelle :

Valeurs de $pK_A$ pour quelques couples acide/base dans l'eau.

Valeurs de pKApK_A pour quelques couples acide/base dans l'eau.

Domaines de prédominance

Propriété

II existe une relation entre le pHpH et le pKApK_A :

pH=pKA+log([base][acide])pH = pK_A + log(\frac{[base]}{[acide]})
lumix

Grâce aux valeurs de pKApK_A, on va pouvoir déterminer quelles espèces sont plus présentes que d'autres.

C'est ce qu'on appelle le domaine de prédominance

lumix

Avec une analyse mathématique, on comprend que :

  • Si pH=pKApH=pK_A, alors [HA]=[A][HA] = [A^-] ; aucune espèce ne prédomine.

  • Si pH[A]pH [A^-] ; HAHA prédomine sur AA^-.

  • Si pH>pKApH>pK_A, alors [HA]<[A][HA] < [A^-] ; AA^- prédomine sur HAHA.

Exemple

Tout cela peut être illustré avec un diagramme de prédominance.

Dans l'exemple ci-dessous, le pKApK_A du couple HA(aq)/A(aq)HA(aq)/A^-(aq) est égal à 4,9.

Le pHpH de la solution est égal à 9.

9>4,99> 4,9 donc pH>pKApH>pK_A

On en déduite que [HA]<[A][HA] < [A^-] et donc que AA^- prédomine sur HAHA.

Diagramme de prédominance.

Diagramme de prédominance.

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Commentaires

Ariane1234

0
il y a 3 ans
Bonjour pourquoi a t on défini la notion de Ka et de Ke ? J'ai du mal à comprendre désolé
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