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F I C H E 1 2 – S o l u t i o n a q u e u s e ; p H
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III Autoprotolyse de l’eau pure
• Mise en évidence
L’eau pure a une conductivité électrique faible, mais non nulle : elle contient donc des
ions.
À 25 °C, le pH de l’eau pure vaut 7, donc [H 3 O
+ ] = 10
−7 mol·L
−1 : l’eau pure contient
donc un peu d’ions H 3 O
+ , les autres ions présents ne pouvant être que les ions hydroxyde
HO
− . L’eau étant électriquement neutre, on déduit que [HO
− ] = 10
−7 mol·L
−1 .
L’eau pure contient donc des ions H 3 O + et HO – en faible quantité.
• Produit ionique K e
L’équation de la réaction (réaction d’autoprotolyse) se produisant est :
H 2 O + H 2 O = H 3 O
+
+ HO
−
La constante d’équilibre K
0
(T ) est telle que : K
0
(T ) =
a H 3 O + × a HO −
(a H 2 O ) 2 , or a H 2 O ≈ 1
(cf. fiche 9), donc, en exprimant les concentrations en mol·L
−1 ,
K
0
(T ) = [H 3 O
+ ] × [HO
− ] .
K
0
(T ) est noté K e (T ) et s’appelle le produit ionique de l’eau.
Pour toute solution aqueuse : K e (T ) = [H 3 O
+ ] × [HO
− ] = 10
−14 à 298 K.
Remarque :
On définit la grandeur pK e telle que pK e = −logK e
Conséquence : Pour une solution diluée, ([H 3 O
+ ] < 0,1 mol·L
−1 et
[HO
− ] < 0,1 mol·L
−1 ) on déduit facilement que cela correspond à :
1 < pH < 13 à 298 K.
• Solution acide ou basique
• Une solution est acide si [H 3 O
+ ] > [OH
− ].
• Une solution est basique si [H 3 O
+ ] < [OH
− ].
• Une solution est neutre si [H 3 O
+ ] = [OH
− ].
À 298 K, on déduit facilement :
p H
7
Solution acide
p H < 7
Solution basique
p H > 7