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 .
La réaction acido-basique d'équation :
est appelée autoprotolyse de l'eau.
Elle fait intervenir les couples acide-base / ( = acide) et / ( = base).
A partir de la réaction d'autoprotolyse de l'eau, on définit le produit ionique de l’eau noté .
La formule de calcul du produit ionique de l’eau est la suivante :
Les concentrations étant en .
Le produit ionique de l'eau n’a pas d’unité et ne dépend que de la température.
On définit aussi le pKe tel que :
Donc :
A °C, pour toute solution aqueuse :
.
Et donc,
Pour une solution neutre :
Pour une solution acide :
Pour une solution basique :
Soit un couple dont l’acide réagit avec l’eau selon la réaction d’équation :
La constante d’acidité du couple , notée est définie par :
On définit aussi le tel que :
Soit :
Chaque couple acide-base a sa propre constante d'acidité.
plus le est faible, plus l'acide est fort
plus le est grand, plus la base est forte
Il est possible de placer les sur une échelle :
II existe une relation entre le et le :
Grâce aux valeurs de , on va pouvoir déterminer quelles espèces sont plus présentes que d'autres.
C'est ce qu'on appelle le domaine de prédominance
Avec une analyse mathématique, on comprend que :
Si , alors ; aucune espèce ne prédomine.
Si ; prédomine sur .
Si , alors ; prédomine sur .
Tout cela peut être illustré avec un diagramme de prédominance.
Dans l'exemple ci-dessous, le du couple est égal à 4,9.
Le de la solution est égal à 9.
donc
On en déduite que et donc que prédomine sur .