Fiche de révision BAC

pH et pKa

pH d’une solution

Pour toute solution, le pH peut être calculé par la relation : pH = - log [H+(aq)]

Autoprotolyse de l’eau

C’est la réaction entre deux molécules d’eau. Il y a transfert de proton entre la forme acide de l’eau et sa forme

basique. Les couples mis en jeu sont : (H2O / HO-) et (H3O+ / H2O).

H2O(l) = HO-(aq) + H+

(aq)

H2O(l) + H+(aq) = H3O

+(aq)

__________________ 2H2O(l) = HO-

(aq) + H3O+

(aq)

Relation entre les concentrations en ions oxonium et en ion hydroxyde : [HO-

(aq)] = [H3O+

(aq)] H2O + = H3O+ + HO-

Produit ionique de l’eau

C’est le quotient de réaction à l’équilibre de la réaction de l’autolprotolyse de l’eau.

[H+(aq)] × [HO-

(aq) ] = Ke Ke est appelé produit ionique de l’eau (à 25°C : Ke = 10-14)

Echelle de pH

Domaine du pH lorsqu’une solution est neutre: [H+(aq)

] = [HO-(aq)] [H+

(aq) ] ×[H+

(aq) ] = [HO-

(aq)]× [H+(aq)

] Or [H+

(aq)] × [HO-(aq)

] = Ke donc [H+(aq)

] ² = Ke

-log [H+

(aq) ] ² = -log Ke -2log[H+

(aq) ] = -log Ke -2pH = -log Ke pH= -

𝟏

𝟐 logKe

A t= 25°C: pH =-1

2 log10-14 pH = 7

Domaine du pH lorsqu’une solution est acide : [H+(aq)

] > [HO-(aq)] pH < -

𝟏

𝟐 logKe

A t= 25°C: pH<-1

2 log10-14 pH < 7

Domaine du pH lorsqu’une solution est basique : [H+(aq)

] > [HO-(aq)] pH > -

𝟏

𝟐 logKe

A t= 25°C: pH>-1

2 log10-14 pH > 7

Fiche de révision BAC Constante d’acidité

La constante d’acidité est la constante d’équilibre associée à la réaction entre AH et H2O.

AH(aq) + H2O(l) = A-(aq) + H3O

+(aq)

On la note Ka. KA dépend de la température :

Ka = 𝐴(𝑎𝑞 )

− × 𝐻3𝑂(𝑎𝑞 )+

𝐴𝐻(𝑎𝑞 ) plus Ka est élevé et plus l’acide est dissocié donc plus l’acide est fort

Le pKa

On sait que Ka = 𝐴(𝑎𝑞 )

− × 𝐻3𝑂(𝑎𝑞 )+

𝐴𝐻(𝑎𝑞 ) donc : - log Ka = −𝑙𝑜𝑔

𝐴(𝑎𝑞 )− × 𝐻3𝑂(𝑎𝑞 )

+

𝐴𝐻(𝑎𝑞 ) = - log [H3O

+(aq)] −𝑙𝑜𝑔

𝐴(𝑎𝑞 )−

𝐴𝐻(𝑎𝑞 )

D’où : pKa = pH - −𝑙𝑜𝑔 𝐴(𝑎𝑞 )

−

𝐴𝐻(𝑎𝑞 ) il vient : pH = pKa + 𝑙𝑜𝑔

𝐴(𝑎𝑞 )−

𝐴𝐻(𝑎𝑞 )

Axe représentant la force des acides et des bases

pKA

H2O 14 HO- BASE LA PLUS FORTEFORTE H2O 10-14 HO-

A1H A1

- A1H A1-

A2H A2– A2H A2

–

H3O+ 0 H2O ACIDE LE PLUS FORTFO H3O

+ 1 H2O

KA

Exemple : A2H est un acide plus fort que A1H (son Ka est plus élevé que celui de A1H ; son pKa sera plus petit). A2H

sera plus dissocié dans l’eau que A1H.

Fiche de révision BAC Domaine de predominance

Le domaine de prédominance est représenté par un axe des pH où l’on dispose les espèces acide et basique dominant

dans la solution.

0 pKa pKe

Diagramme de distribution

Le diagramme de distribution représente deux courbes : - % acide AH en fonction du pH - Et % base A- en fonction du pH

Lorsque le mélange contient autant de forme acide AH que de forme basique A- : [AH(aq) ] = [A-(aq)] le pH devient :

pH = pKa + 𝑙𝑜𝑔 𝐴(𝑎𝑞 )

−

𝐴𝐻(𝑎𝑞 ) = pKa car 𝑙𝑜𝑔

𝐴(𝑎𝑞 )−

𝐴𝐻(𝑎𝑞 ) =log 1 = 0

Le diagramme permet donc de déterminer le pKa du couple AH(aq) / A-(aq).

Forme acide (AH) qui prédomine

Forme basique (A-) qui prédomine

pH

pKa