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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 382 — #390
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CHAPITRE 7 – ÉQUILIBRES ACIDO-BASIQUES - TITRAGES
Ampholyte (ou espèce amphotère)
Un ampholyte (ou une espèce amphotère) est une espèce appartenant à plusieurs couples
acido-basiques et pouvant jouer à la fois le rôle d’acide et de base. À titre d’exemple nous
pouvons citer l’eau H 2 O qui intervient dans les couples acido-basiques H 3 O
+ /H 2 O (rôle basique) et H 2 O/HO
– (rôle acide). De même l’ion H 2 PO
–
4 intervient dans les couples acidobasiques H 3 PO 4 /H 2 PO
–
4 (rôle basique) et H 2 PO
–
4 /HPO
2–
4 (rôle acide). Enfin, l’exemple de
l’ion hydrogénocarbonate HCO
–
3 est à retenir : il intervient dans les couples acido-basiques
H 2 CO 3 /HCO
–
3 (rôle basique) et HCO
–
3 /CO
2–
3 (rôle acide).
Constantes d’équilibre
Une solution aqueuse est toujours le siège d’un équilibre chimique appelé équilibre d’autoprotolyse de l’eau, de constante d’équilibre K e :
H 2 O + H 2 O
=
H 3 O
+
+ HO
−
K e = [H 3 O
+ ][HO
− ]
en omettant c ◦ et en exprimant les concentrations en mol·L −1 . Notons que l’activité de l’eau
(solvant) est égale à 1 car le solvant est très majoritaire. Cette expression est valable pour des
solutions aqueuses peu concentrées (qui seront implicitement les seules étudiées) . Cette égalité est toujours vérifiée en solution aqueuse, la constante d’équilibre K e est appelée produit
ionique de l’eau et a pour valeur 10 −14 à 25 °C (K e étant une constante d’équilibre, sa valeur
dépend de la température). Le cologarithme décimal de K e (− log K e ) est noté pK e = 14.
Cette très faible valeur montre qu’il s’agit d’un équilibre très peu déplacé en faveur
des produits (ions oxonium H 3 O
+ et hydroxyde HO
– ).
Une conséquence directe de l’équilibre d’autoprotolyse de l’eau est la mesure d’une conductivité pour l’eau pure. À 25 °C, l’eau pure possède une conductivité σ = 5,5.10 −6 S·m −1 .
Cette valeur est en accord avec l’existence d’ions oxonium et hydroxyde à une concentration
de 10 −7 mol·L −1 .
Historiquement, l’autoprotolyse de l’eau a été mise en évidence par F. KOHLRAUSCH (18401910) qui détecta lors de ses études sur la conductivité électrique que de l’eau purifiée de
façon extrêmement minutieuse conduisait toujours l’électricité.
La dissolution d’un acide faible AH dans l’eau s’accompagne d’un équilibre :
AH + H 2 O
=
A
−
+ H 3 O
+ .
La constante d’équilibre est notée K A : constante d’acidité du couple AH/A − et s’écrit :
K A =
[A − ][H 3 O + ]
[AH]
en omettant une nouvelle fois c ◦ . Cela revient dans les applications numériques à exprimer
les concentrations des espèces en mol·L −1 . La valeur de la constante d’équilibre K A , pour un
couple donné, ne dépend que de la température. On utilise souvent le cologarithme décimal
de K A : il s’agit du pK A défini par :
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Ampholyte (ou espèce amphotère)
Un ampholyte (ou une espèce amphotère) est une espèce appartenant à plusieurs couples
acido-basiques et pouvant jouer à la fois le rôle d’acide et de base. À titre d’exemple nous
pouvons citer l’eau H 2 O qui intervient dans les couples acido-basiques H 3 O
+ /H 2 O (rôle basique) et H 2 O/HO
– (rôle acide). De même l’ion H 2 PO
–
4 intervient dans les couples acidobasiques H 3 PO 4 /H 2 PO
–
4 (rôle basique) et H 2 PO
–
4 /HPO
2–
4 (rôle acide). Enfin, l’exemple de
l’ion hydrogénocarbonate HCO
–
3 est à retenir : il intervient dans les couples acido-basiques
H 2 CO 3 /HCO
–
3 (rôle basique) et HCO
–
3 /CO
2–
3 (rôle acide).
Constantes d’équilibre
Une solution aqueuse est toujours le siège d’un équilibre chimique appelé équilibre d’autoprotolyse de l’eau, de constante d’équilibre K e :
H 2 O + H 2 O
=
H 3 O
+
+ HO
−
K e = [H 3 O
+ ][HO
− ]
en omettant c ◦ et en exprimant les concentrations en mol·L −1 . Notons que l’activité de l’eau
(solvant) est égale à 1 car le solvant est très majoritaire. Cette expression est valable pour des
solutions aqueuses peu concentrées (qui seront implicitement les seules étudiées) . Cette égalité est toujours vérifiée en solution aqueuse, la constante d’équilibre K e est appelée produit
ionique de l’eau et a pour valeur 10 −14 à 25 °C (K e étant une constante d’équilibre, sa valeur
dépend de la température). Le cologarithme décimal de K e (− log K e ) est noté pK e = 14.
Cette très faible valeur montre qu’il s’agit d’un équilibre très peu déplacé en faveur
des produits (ions oxonium H 3 O
+ et hydroxyde HO
– ).
Une conséquence directe de l’équilibre d’autoprotolyse de l’eau est la mesure d’une conductivité pour l’eau pure. À 25 °C, l’eau pure possède une conductivité σ = 5,5.10 −6 S·m −1 .
Cette valeur est en accord avec l’existence d’ions oxonium et hydroxyde à une concentration
de 10 −7 mol·L −1 .
Historiquement, l’autoprotolyse de l’eau a été mise en évidence par F. KOHLRAUSCH (18401910) qui détecta lors de ses études sur la conductivité électrique que de l’eau purifiée de
façon extrêmement minutieuse conduisait toujours l’électricité.
La dissolution d’un acide faible AH dans l’eau s’accompagne d’un équilibre :
AH + H 2 O
=
A
−
+ H 3 O
+ .
La constante d’équilibre est notée K A : constante d’acidité du couple AH/A − et s’écrit :
K A =
[A − ][H 3 O + ]
[AH]
en omettant une nouvelle fois c ◦ . Cela revient dans les applications numériques à exprimer
les concentrations des espèces en mol·L −1 . La valeur de la constante d’équilibre K A , pour un
couple donné, ne dépend que de la température. On utilise souvent le cologarithme décimal
de K A : il s’agit du pK A défini par :
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