L’essentiel du cours 739
Qu’est-ce que le pH d’une solution ?
Le potentiel hydrogène (noté pH) est défini par pH = − log a H 3 O
+. En solution très diluée :
pH = − log
[H 3 O
+
]
c ◦
où c
◦ = 1 mol · L
−1 est la concentration de référence appelée concentration standard.
Définition : pH
Il est courant d’utiliser l’expression simplifiée pH = − log[H 3 O
+
] avec la concentration
[H 3 O
+
] exprimée en mol · L
−1 .
Quel est le pH de l’eau pure ?
Dans l’eau pure, la seule réaction acido-basique ayant lieu est l’autoprotolyse de l’eau. Ainsi, d’après
le tableau d’avancement suivant en quantité de matière :
2 H 2 O(l)
=
H 3 O
+
(aq) + OH
– (aq)
à l’instant initial
n 0
0
0
à l’équilibre
n 0 − 2ξ e n 0
ξ e
ξ e
On sait qu’elle produit autant d’ions oxonium que d’ions hydroxyde. La loi de l’équilibre chimique
donne [H 3 O
+
][OH
– ] = K e , soit [H 3 O
+
]
2 = K e et [H 3 O
+
] =
√
K e = 10
−7,0 mol · L
−1 . Le pH de l’eau
vaut 7,0. On parle dans ce cas de pH neutre.
Qu’est-ce qu’une solution acide ? une solution basique ?
Par définition, une solution acide a un pH < 7,0, alors qu’une solution basique a un pH > 7,0.
Parmi les solutions testées en laboratoire et dont les valeurs de pH ont été données en début de
ce chapitre, on trouve des solutions acides : boisson au cola, vinaigre, détartrant WC. . . et des
solutions basiques : l’eau de mer de St Coulomb, l’eau du robinet, le gel javel. . .
Quelles informations peut-on déduire de la connaissance du pH et du pK a ?
Repartons de la définition du pK a et cherchons son lien avec le pH.
pK a = − log K a = − log
[H 3 O
+
]
[A
– ]
[AH]
= − log[H 3 O
+
] − log
[A
– ]
[AH]
, ce qui donne :
(28.1)
pH = pK a + log
[A
– ]
[AH]
Il est donc possible de distinguer les cas suivants :
— Si pH > pK a , alors log
[A
– ]
[AH]
> 0 donc [A
– ] > [AH] : A
– prédomine.
— Si pH < pK a , alors log
[A
– ]
[AH]
< 0 donc [AH] > [A
– ] : AH prédomine.
— Si pH = pK a , alors log
[A
– ]
[AH]
= 0 donc [A
– ] = [AH].
Plus l’écart entre pH et pK a augmente, plus
[A
– ]
[AH]
= 10
pH−pKa augmente (et réciproquement).
© Dunod. Toute reproduction non autorisée est un délit.
partagelivrescpge.blogspot.com
Qu’est-ce que le pH d’une solution ?
Le potentiel hydrogène (noté pH) est défini par pH = − log a H 3 O
+. En solution très diluée :
pH = − log
[H 3 O
+
]
c ◦
où c
◦ = 1 mol · L
−1 est la concentration de référence appelée concentration standard.
Définition : pH
Il est courant d’utiliser l’expression simplifiée pH = − log[H 3 O
+
] avec la concentration
[H 3 O
+
] exprimée en mol · L
−1 .
Quel est le pH de l’eau pure ?
Dans l’eau pure, la seule réaction acido-basique ayant lieu est l’autoprotolyse de l’eau. Ainsi, d’après
le tableau d’avancement suivant en quantité de matière :
2 H 2 O(l)
=
H 3 O
+
(aq) + OH
– (aq)
à l’instant initial
n 0
0
0
à l’équilibre
n 0 − 2ξ e n 0
ξ e
ξ e
On sait qu’elle produit autant d’ions oxonium que d’ions hydroxyde. La loi de l’équilibre chimique
donne [H 3 O
+
][OH
– ] = K e , soit [H 3 O
+
]
2 = K e et [H 3 O
+
] =
√
K e = 10
−7,0 mol · L
−1 . Le pH de l’eau
vaut 7,0. On parle dans ce cas de pH neutre.
Qu’est-ce qu’une solution acide ? une solution basique ?
Par définition, une solution acide a un pH < 7,0, alors qu’une solution basique a un pH > 7,0.
Parmi les solutions testées en laboratoire et dont les valeurs de pH ont été données en début de
ce chapitre, on trouve des solutions acides : boisson au cola, vinaigre, détartrant WC. . . et des
solutions basiques : l’eau de mer de St Coulomb, l’eau du robinet, le gel javel. . .
Quelles informations peut-on déduire de la connaissance du pH et du pK a ?
Repartons de la définition du pK a et cherchons son lien avec le pH.
pK a = − log K a = − log
[H 3 O
+
]
[A
– ]
[AH]
= − log[H 3 O
+
] − log
[A
– ]
[AH]
, ce qui donne :
(28.1)
pH = pK a + log
[A
– ]
[AH]
Il est donc possible de distinguer les cas suivants :
— Si pH > pK a , alors log
[A
– ]
[AH]
> 0 donc [A
– ] > [AH] : A
– prédomine.
— Si pH < pK a , alors log
[A
– ]
[AH]
< 0 donc [AH] > [A
– ] : AH prédomine.
— Si pH = pK a , alors log
[A
– ]
[AH]
= 0 donc [A
– ] = [AH].
Plus l’écart entre pH et pK a augmente, plus
[A
– ]
[AH]
= 10
pH−pKa augmente (et réciproquement).
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