Objectifs d’apprentissage
- Définir la constante ion-produit de l’eau.
- Définir une solution acide.
- Définir une solution basique.
- Utiliser la constante pour calculer ou lorsque l’autre est connue.
Qu’y a-t-il à l’intérieur ?
À une époque, vous pouviez retirer les petits bouchons du dessus d’une batterie de voiture et vérifier l’état de l’acide sulfurique à l’intérieur. S’il était bas, vous pouviez ajouter de l’acide. Mais comme l’acide sulfurique est dangereux, les batteries sont maintenant scellées pour protéger les gens. En raison de la nature dangereuse de l’acide, ce n’est pas une bonne idée de couper une batterie pour voir à quoi elle ressemble – vous pourriez avoir des brûlures par acide.
Le produit ionique de l’eau
L’auto-ionisation de l’eau (le processus dans lequel l’eau s’ionise en ions hydronium et en ions hydroxyde) se produit dans une mesure très limitée. Lorsque deux molécules d’eau entrent en collision, il peut y avoir un transfert d’un ion hydrogène d’une molécule à l’autre. Les produits sont un ion hydronium chargé positivement et un ion hydroxyde chargé négativement.
On utilise souvent la forme simplifiée de la réaction :
La constante d’équilibre pour l’auto-ionisation de l’eau est appelée ion-produit pour l’eau et porte le symbole 
.
Le produit ionique de l’eau 
est le produit mathématique de la concentration des ions hydrogène et des ions hydroxyde. Notez que H 2 O n’est pas inclus dans l’expression du produit ionique car c’est un liquide pur. La valeur de est très faible, en accord avec une réaction qui favorise les réactifs. A 25°C, la valeur déterminée expérimentalement de dans l’eau pure est de 1,0 × 10 -14 .
Dans l’eau pure, les concentrations des ions hydrogène et hydroxyde sont égales entre elles. L’eau pure ou toute autre solution aqueuse dans laquelle ce rapport se maintient est dite neutre. Pour trouver la molarité de chaque ion, on prend la racine carrée de .
Une solution acide est une solution dans laquelle la concentration en ions hydrogène est supérieure à la concentration en ions hydroxyde. Par exemple, le chlorure d’hydrogène s’ionise pour produire des ions H + et Cl – lors de sa dissolution dans l’eau.
Ceci augmente la concentration d’ions H + dans la solution. Selon le principe de LeChâtelier, l’équilibre représenté par 
est forcé vers la gauche, vers le réactif. Par conséquent, la concentration de l’ion hydroxyde diminue.
Une solution basique est une solution dans laquelle la concentration d’ions hydroxyde est supérieure à la concentration d’ions hydrogène. L’hydroxyde de potassium solide se dissocie dans l’eau pour donner des ions potassium et des ions hydroxyde.
L’augmentation de la concentration des ions OH – entraîne une diminution de la concentration des ions H + et le produit ionique de reste constant
Problème type : utilisation de pour une solution aqueuse
L’acide chlorhydrique (HCl) est un acide fort, ce qui signifie qu’il est ionisé à 100% en solution. Quelles sont les valeurs de et de dans une solution de 2,0 × 10 3 M HCl ?
Étape 1 : Dresser la liste des valeurs connues et planifier le problème .
Connu
- = 2,0 × 10 -3 M
Inconnu
- = ? M
- = ? M
Parce que le HCl est ionisé à 100%, la concentration d’ions H + en solution sera égale à la concentration initiale de HCl. Chaque molécule de HCl présente à l’origine s’ionise en un ion H + et un ion Cl -. La concentration de OH – peut alors être déterminée à partir des et .
Étape 2 : Résolvez .
Étape 3 : Réfléchissez à votre résultat.
La est beaucoup plus élevée que la parce que la solution est acide. Comme pour les autres constantes d’équilibre, l’unité de est habituellement omise.
Résumé
- L’auto-ionisation de l’eau est décrite et une constante d’ionisation pour le processus est énoncée.
- Les solutions acides et basiques sont définies.
- Les calculs utilisant sont illustrés.
Pratique
Lisez les deux premières pages de ce polycopié sur l’ionisation de l’eau et faites ces problèmes pratiques.
Révision
- Qu’est-ce qu’une solution acide ?
- Qu’est-ce qu’une solution basique ?
- Qu’est-ce que le d’une solution qui a une de
?
Glossaire
- Solution acide : Une solution dans laquelle la concentration d’ions hydrogène est supérieure à la concentration d’ions hydroxyde.
- Solution basique : Solution dans laquelle la concentration en ions hydroxyde est supérieure à la concentration en ions hydrogène.
- produit ionique de l’eau : Le produit mathématique de la concentration en ions hydrogène et en ions hydroxyde.
- auto-ionisation de l’eau : Processus au cours duquel l’eau s’ionise en ions hydronium et en ions hydroxyde.