Autoprotolyse de l'eau et force des acides et des bases
L'autoprotolyse de l'eau est un phénomène fondamental présent dans toutes les solutions aqueuses. Elle se produit lorsque deux molécules d'eau réagissent pour former un ion hydronium (H3O+) et un ion hydroxyde (HO-).
Equation: 2 H₂O ⇌ H3O+ + HO-
Cette réaction est caractérisée par le produit ionique de l'eau, noté Ke, qui est constant à une température donnée. À 25°C, Ke = 1,0 x 10-14.
Vocabulary: Le pKe est défini comme -log Ke, et vaut 14 à 25°C.
La force des acides et des bases est un concept crucial en chimie. Elle détermine leur comportement en solution aqueuse et leur réactivité.
Les acides forts réagissent totalement avec l'eau, donnant un taux d'avancement final (τf) de 1. Pour une solution diluée d'acide fort de concentration C, le pH est donné par :
pH = -log C
Les acides faibles, en revanche, ne réagissent que partiellement avec l'eau, conduisant à un équilibre où coexistent l'acide non dissocié (AH), sa base conjuguée (A-) et l'ion hydronium (H3O+). Pour ces acides, le pH est supérieur à -log C.
Highlight: La force d'un acide ou d'une base influence directement le pH de la solution et sa réactivité chimique.
De manière similaire, les bases fortes réagissent totalement avec l'eau, tandis que les bases faibles établissent un équilibre. Pour une base forte de concentration C, le pH est donné par :
pH = pKe + log C
Example: Pour une solution de soude (NaOH, base forte) à 0,1 mol/L à 25°C, le pH serait : 14 + log(0,1) = 13.