Equilibres acido-basiques en solution aqueuse


Les trois exemples présentés ont pour but de montrer comment l'existence de l'équilibre d'autoprotolyse de l'eau permet d'expliquer des résultats expérimentaux bien connus.
Il est inutile de retenir le détail des calculs. Il est aussi possible de passer directement à la suite du cours sans lire cette partie.

c. Solutions diluées.

On considère la même solution qu'au b.

Ecrire l'expression de [H3O+]f à l'équilibre en fonction de c, de Ke, du volume V de la solution et de l'avancement final xf de la réaction se produisant entre H3O+ et HO- lors de l'établissement de l'équilibre.

Ecrire l'expression de [HO-(aq)]f à l'équilibre en fonction de Ke, de xf et de V.

En déduire une relation (1) entre [H3O+]f , [HO-(aq)]f et c.

On suppose que la solution est peu diluée : c=10-3 mol.L-1 par exemple.

Dans la relation (1), quel terme peut-on négliger ?

Que devient alors cette relation (1) ?

On suppose maintenant que la solution est très diluée : c=10-10 mol.L-1.

Est-il possible pour cette solution d'avoir [H3O+]f=c à l'équilibre ?

Quelle valeur approchée du pH et de [H3O+]f peut-on plutôt prévoir ?

La relation (1) est-elle compatible avec cette prévision ?

Remarques :

On peut obtenir la relation (1) plus simplement en écrivant que la solution est électriquement neutre :

On peut obtenir à partir de (1) une relation entre [H3O+]f , Ke et c qui constitue une équation du 2nd degré d'inconnue [H3O+]f . La solution positive de cette équation tend vers c lorsque , et vers lorsque . Avis aux amateurs ...