Prévoir le pH de solutions aqueuses
d’acides
La prévision de l’acidité de solutions d’acide, c ’est-à-dire le calcul du pH de la solution
considérée, utilise la conservation de la matière, l’électroneutralité de la solution
et les constantes d’équilibre : produit ionique de l’eau
et constante d’acidité
Des approximations peuvent être faites pour simplifier les calculs : elles doivent être
systématiquement vérifiées en fin de calcul.
X J
O
c
û
1— 1
O
CM
CT
>.
CL
O
U
1. pH d’une solution d’acide fort
L’acide AH étant fort, il est complètement dissocié dans l’eau :
AH + H 2O
H 3O + A'
La réaction d ’autoprotolyse de l’eau s’écrit :
2 H 2O
H 3O + O H
( 1)
(2)
Conservation de la matière : [AHJj = [A
Il y a donc trois inconnues : [N30^]^^, [A“]^^ et
ce qui nécessite trois équations :
(A)
(B)
(C)
• Électroneutralité : [H30+]^q = [A"]^^ +
• Produit ionique de l’eau :
= [ ^ 3 0 Icq ><[^0“]^^
La concentration en protons à l’équilibre vaut :
Où [N30" ]^^^,J représente la concentration en protons provenant de la dissociation de
l’acide fort et [H30^]^^|(2)
provenant de l’autoprotolyse de l’eau.
On peut alors introduire une hypothèse : les protons provenant de l’autoprotolyse de
l’eau sont négligés devant ceux provenant de la dissociation de l’acide, c’est-à-dire
[H30'^]^q(2)
[H 30'^]g-q(,)
Soit \n fi% = [H3 0 1 ,^,,
Cette hypothèse est vérifiée si pH < 6,5.
La solution est acide, donc [H30^]^q(,,>> [OH"J^qalors l’équation (B) devient :
[H 3 0 1 ,, = [A -],,,
De plus, d’après l’équation (A), [AH]j = [A'J^^ donc, finalement :
[H 3 0 ],^ = [A H ] ,
Soit, en passant en unités log :
p H = - lo g [ H 3 0 "] = -log[A H ].
En fin de calcul, il faudra vérifier que le pH calculé est inférieur à 6,5.
314