Constantes d'équilibre et d'acidité de réactions acido-basiques
Les différents couples acido-basiques ne réagissent pas tous entre eux de façon identique. Certaines réactions sont violentes, d'autres sont plus modérées, d'autres ne se font quasiment pas. C'est la constante d'acidité, et surtout le des différents couples, qui permet de caractériser un couple et de comparer la force relative des couples. On peut ainsi prévoir l'évolution des réactions acido-basiques.
1. Qu'est-ce que le produit ionique de l'eau ?
• L'eau se comporte comme un ampholyte ; elle est à la fois un acide et une base dans les couples
• La réaction d'autoprotolyse de l'eau met en jeu l'acide du couple avec la base du couple
Elle s'écrit
Cette réaction est observée dans toutes les solutions aqueuses. Une très faible proportion des molécules d'eau réagissent entre elles en produisant des ions oxonium et hydroxyde. Il y a alors un équilibre.
• La constante d'équilibre associée à l'équation de la réaction d'autoprotolyse de l'eau, notée Ke, est généralement appelée produit ionique de l'eau : Ke = [H3O+].[HO − ].
Dans les solutions aqueuses, ce produit des concentrations en ions hydroxyde et oxonium reste constant à une température donnée.
Par exemple, à 25°C, le produit ionique de l'eau vaut : Ke = 10−14.
• Au produit ionique de l'eau, on associe une autre grandeur nommée pKe et définie par la relation : , équivalente à :
Par exemple, à 25°C, on a pKe = 14.
2. Comment calculer le pH d'une solution à partir de la concentration en ion hydroxyde ?
• Pour retrouver le pH d'une solution à partir de la concentration de ces ions hydroxyde, on commence par rechercher la concentration des ions oxonium à l'aide du produit ionique de l'eau : Ke = [H3O+].[HO−].
• On en déduit le pH à partir de la définition du pH : pH = − log10[H3O+].
Par exemple, pour une solution de soude de concentration 5,0 × 10 −4 mol.L −1, on a : [HO − ] = 5,0 × 10 −4 mol.L −1.
Le produit ionique