Produit ionique de l'eau Ke et échelle de pH à 25 °C
Terminale générale Spé · Physique-Chimie Spé Terminale
À retenir
• K_e = [H_3O^+][HO^-] / (c^)^2 = 1,0 10^-14 à 25 °C • pK_e = 14,0 à 25 °C • Dans toute solution aqueuse à 25 °C : [HO^-] = 10^-14[H_3O^+]
Le cours
Autoprotolyse de l'eau et produit ionique L'eau subit spontanément une réaction d'autoprotolyse modélisée par l'équilibre : 2\,H_2O_(l) H_3O^+_(aq) + HO^-_(aq) La constante d'équilibre associée à cette réaction s'appelle le produit ionique de l'eau, noté K_e : K_e = ([H_3O^+]c^) ([HO^-]c^) À 25 °C, K_e = 1,0 10^-14 et pK_e = - K_e = 14,0. Cette relation est valable dans toute solution aqueuse, quelle que soit son origine : connaissant l'une des deux concentrations, on en déduit l'autre par [HO^-] = K_e (c^)^2[H_3O^+] Échelle de pH à 25 °C Les concentrations étant exprimées en molL^-1, on retient à 25 °C : [H_3O^+] [HO^-] = 1,0 10^-14. Pour les solutions aqueuses usuelles, le pH est compris entre 0 et 14 : acide en dessous de 7, neutre à 7, basique au-dessus de 7. Mini-exemple : à pH = 9,0, [H_3O^+] = 1,0 10^-9\ molL^-1 et [HO^-] = 1,0 10^-141,0 10^-9 = 1,0 10^-5\ molL^-1 : les ions hydroxyde sont 10 000 fois plus nombreux. Attention : K_e dépend de la température Comme toute constante d'équilibre, K_e ne dépend que de la température. La valeur pK_e = 14,0 et la neutralité à pH = 7,0 ne valent qu'à 25 °C ; à une autre température, une solution neutre vérifie toujours [H_3O^+] = [HO^-], mais son pH vaut 1/2pK_e.
Dans ce chapitre
- Définition du pH, ion oxonium H₃O⁺ et ion hydroxyde HO⁻
- Définition d'un acide et d'une base selon Brønsted
- Équations de réactions acide-base et couples usuels
- Produit ionique de l'eau Ke et échelle de pH à 25 °C
- Constante d'acidité Ka et pKa d'un couple acide-base
- Relation d'Henderson-Hasselbalch
- Diagrammes de prédominance et de distribution des espèces
- Solutions tampons : propriétés régulatrices
- Force des acides et des bases : dissociation totale vs équilibre
- Titrage pH-métrique : réaction support et montage
- Détermination de l'équivalence : tangentes parallèles et dérivée
- Choix et rôle d'un indicateur coloré acido-basique
- Titrage conductimétrique d'un acide ou d'une base
- Bilan : Synthèse et méthode sur les réactions acide-base et titrages