^{Acides, bases et pH - cas de l'eau}

• Les diverses théories
• Acides et bases conjugués
• La notion de pH
• Cas de l'eau
• Mesure du pH
• Acides et bases forts
• Acides et bases faibles
• Hydrolyse des sels
• Solutions tampons
• Titrage acide-base
• Constante de dissociation*
• pKa des solutés*
• Calcul du pH*
• pH des acides et bases faibles seuls*
• pH des ampholytes*
• pH des solutions tampons*
• Formules et table pKa*
• Exercices*

La plupart des solutions sont préparées avec de l'eau comme solvant, ce liquide est donc très important.

H2O      H+ + OH-	L'eau est susceptible de donner un cation H+.
H2O + H+     H3O+	L'eau est susceptible d'accepter un cation H+.

L'eau peut donc se comporter comme une base et comme un acide (on appelle de telles substances des ampholytes)

Ces deux réactions ont lieu de manière plus au moins intense selon la (les) substance(s) dissoute(s) dans l'eau. Mais elles ont aussi lieu dans l'eau pure:

2 H2O    H3O+ + OH-                  et on  a
Comme [H2O] = Cste                   on obtient :	[H3O+]  · [OH-] = Cste = 10-14 à 25°C

Cette constante K_e est appelée produit ionique de l'eau. 

Dans l'eau pure on a donc: [H₃O⁺] = [OH^-] = 10^-7 mol/L      et   pH = 7    (à 25°C)
(à la température ambiante, il y a ainsi environ une molécule dissociée sur 555 millions).

K_e = [H₃O⁺]  ·  [OH^–] = 10^–14                à 25°C

Limites théoriques d'acidité et de basicité des solutions aqueuses

La concentration de l'eau pure vaut 1000/18 = 55.55 mol/L, donc:

• Si un soluté acide transformait toutes les molécules d'eau en H₃O⁺, on aurait un maximum de concentration en H₃O⁺ proche de 55.55 mol/L en solution acqueuse, donc un pH de -1.74.
• Si un soluté basique transformait toutes les molécules d'eau en OH^-, on aurait une maximum de concentration en OH^- proche de 55.55 mol/L en solution acqueuse, donc un pH de 15.74.

 

Exercice 2: Calculer la molarité de OH^- dans une solution où la concentration de H₃O⁺ est:
a) 3.1 · 10^-2M     b) 1.0 · 10^-4 M    c) 0.20 M  

Exercice 3: La valeur de Ke pour l'eau à la température du corps (37°C) est 2,5 · 10^-14.
(a) Quelle est la molarité des ions H₃0⁺ et le pH de l'eau neutre à 37°C ? 
(b) Quelle est la molarité des ions OH^- dans l'eau neutre à 37°C ?  

Exercice 4: On a mesuré le pH de plusieurs solutions dans le laboratoire de recherche d'une firme alimentaire ; indiquer pour chaque valeur du pH la molarité des ions H₃0⁺ :
(a) 3,3 (pH d'un jus d'orange acide) ; (b) 6,7 (pH d'un échantillon de salive) ; (c) 4,4 (pH d'une bière) ;
(d) 5,3 (pH d'un échantillon de café), (e) Classez ces échantillons par ordre d'acidité croissante.