Fiche de révision

Chimie

L’eau, le pH et l’autoprotolyse

Même l’eau pure contient des ions : l’autoprotolyse.

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Fiche de révision de Chimie : « L’eau, le pH et l’autoprotolyse », proposée par ndolomath.comndolomath

L’eau, le pH et l’autoprotolyse

💡 Idée principale : l’eau pure contient un peu d’ions

H_{3} O^{+}

et

{HO}^{-}

: c’est l’autoprotolyse. Le produit ionique

K_{e}

et le pH en découlent.

Étapes résumées

Autoprotolyse : $2 H_{2} O ⇌ H_{3} O^{+} + {HO}^{-}$ .
À 25 °C : $K_{e} = [H_{3} O^{+}] [{HO}^{-}] = 10^{- 14}$ .
$pH = - \log [H_{3} O^{+}]$ .
Eau pure à 25 °C : pH = 7.

La molécule d’eau

1. Une molécule polaire

Polaire : excellent solvant des ions.

Elle peut capter ou céder un proton : amphotère.

Autoprotolyse très faible.

2. Comprendre l’autoprotolyse

L’eau est à la fois un acide et une base : une molécule peut céder un proton à une autre. Il se forme un ion $H_{3} O^{+}$ et un ion ${OH}^{-}$ . Cette réaction est très limitée : à 25 °C, une molécule sur 550 millions environ seulement réagit. C’est pourquoi l’eau pure conduit très faiblement le courant.

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Produit ionique et pH

Formule

K_{e} = [H_{3} O^{+}] [{HO}^{-}] = 10^{- 14} pH = - \log [H_{3} O^{+}]

Exemple guidé

Énoncé

Une solution a

[{HO}^{-}] = 10^{- 3}

mol/L à 25 °C. Calcule [H₃O⁺] et le pH.

Solution

[H_{3} O^{+}] = \frac{10^{- 14}}{10^{- 3}} = 10^{- 11} mol/L

.

pH = 11

: solution basique.

Échelle de pH à 25 °C

pH < 7 : acide ; pH = 7 : neutre ; pH > 7 : basique.
K_e augmente avec la température : l’eau pure à 60 °C a un pH inférieur à 7, mais reste neutre.

Calculs de pH

Exercice type

Énoncé

Une solution a

[{OH}^{-}] = 2 \times 10^{- 4}

mol/L à 25 °C. Calcule

[H_{3} O^{+}]

et le pH. Est-elle acide ou basique ?

Solution

[H_{3} O^{+}] = \frac{10^{- 14}}{2 \times 10^{- 4}} = 5 \times 10^{- 11} mol/L

.

pH = - \log (5 \times 10^{- 11}) \approx 10, 3

: solution basique.

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Solution	pH
Jus de citron	2
Vinaigre	3
Eau de pluie	5,6
Sang	7,4
Eau de javel	11,5

À toi de jouer

1. pH d’une solution où [H₃O⁺] = 10⁻⁴ mol/L ?

2. Valeur de Ke à 25 °C ?

3. L’eau est-elle amphotère ?

Réponses : 4 · 10⁻¹⁴ · oui. Le corrigé détaillé et d’autres exercices de ce chapitre sont dans les exercices corrigés.

Erreurs fréquentes

pH = −log, pas log.
Neutre signifie [H₃O⁺] = [HO⁻], pas forcément pH = 7.
Ke dépend de la température.

Méthode

Utilise Ke pour passer de [HO⁻] à [H₃O⁺], puis le logarithme pour le pH.

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