Acide - Base

La théorie de pH habituelle s'applique à des solutions possédants une concentration en [H3O+] ou [HO-] inférieure à 1M.

L'ionisation de l'eau (eau pure) à 25°C : [H3O+] [HO-] = 10-13.995

pH = - log [H3O+]

Le pKa est le pH pour lequel il y a autant d'acide que de base conjuguée.

Détermination du pKa de H3O+

Pour déterminer le pKa de H3O+ nous avons un problème car l'eau à une concentration de 55.6M (1000/18) et il faut rester ici dans des conditions ou la concentration est inférieure à 1M.

Dès lors on peut faire appel à la formule généralisée suivante :

pH = pKa - log ([HA] / [A-])

Si nous avons [H3O+] = 1M, pH=0

pKa de [H3O+] = pH + log ([HA] / [A-]) = pH + log ([H3O+] / [H2O]) = 0 + log (1 / 54.6) = -1.74

D'autre part si nous avons une solution contenant 1M de NaOH et donc [HO-] = 1M. On peut déduire la concentration en [H3O+] avec la formule [H3O+] [HO-] = 10-13.995. La concentration en [H3O+] est donc de 10-13.995 et le pH de 14.

Détermination du pKa de HO-

On peut également calculer le pKa de H2O (et donc le couple H2O / HO-.

pH = pKa - log ([HA] / [A-])

Si nous avons [HO-] = 1M, on peut détuire que [H3O+] = 10-13.995M (pH=14)

Tableau de quelques pKa importants

  acide base conjuguée   pKa
acide très fort HI I- base très faible -5.2
  HBr Br-   -4.7
  HCl Cl-   -2.2
acide le plus fort possible dans l'eau H3O+ H2O -1.7
CF3COOH CF3COO- 0.2
HF F- 3.2
CH3COOH CH3COO- 4.7
H2S HS- 7.0
HCN CN- 9.2
Me3N+H Me3N 9.8
C6H5OH (phenol C6H5O- 10.0
EtSH EtS- 10.6
H2O HO- base la plus forte possible dans l'eau 15.7
  EtOH EtO-   15.9
  CH3COOEt -CH2COOEt   24.5
  HCCH HCC-   25
acide très faible C2H5NH2 C2H5NH- base très forte 35

Ce qui est important à retenir :