Equilibres acide-base




Calcul du pH
d’un ampholyte
 Calcul du pH d’un ampholyte

Méthode de la réaction prépondérante
AH–




Mise en solution
H2O
H2O AH–(aq)


 Reporter sur un axe de pKA l’ensemble des couples acido-basiques impliqués.

pKA

HO– H2O 14,0

A2– AH– pKA2

AH– AH2 pKA1

H2O H3O+ 0,0
 Calcul du pH d’un ampholyte

Méthode de la réaction prépondérante
AH–




Mise en solution
H2O
H2O AH–(aq)


 Entourer les acides et les bases présents en solution.

pKA

HO– H2O 14,0

A2– AH– pKA2

AH– AH2 pKA1

H2O H3O+ 0,0
 Calcul du pH d’un ampholyte

Méthode de la réaction prépondérante
AH–




Mise en solution
H2O
H2O AH–(aq)


 Parmi l’ensemble des réactions possibles, sélectionner la réaction prépondérante (réaction pour
laquelle la constante d’équilibre est la plus grande).
pKA

HO– H2O 14,0

AH– + AH– = AH2 + A2– K = KA1 / KA2 RP A2– AH– pKA2

AH– AH2 pKA1

H2O H3O+ 0,0
 Calcul du pH d’un ampholyte

Méthode de la réaction prépondérante

2 AH– = A2– + AH2 K = KA1 / KA2

Etat initial C - -

Equilibre C–2x x x

Méthode 1 :


K
A .AH 
2
2
K
x2
AH   2 C  2x 2

Si K < 10-3 Si K > 10-3
Valeurs empiriques
ampholyte peu dissocié (2 x << C) ampholyte moyennement dissocié


x2 x C. K
K 2 x  K .C  K x
C C  2x 1 2 K


On réinjecte ensuite la valeur de x dans l’une ou l’autre des expressions des constantes d’acidité pour calculer
le pH.
 Calcul du pH d’un ampholyte

Méthode de la réaction prépondérante

2 AH– = A2– + AH2 K = KA1 / KA2

Etat initial C - -

Equilibre C–2x x x

Méthode 2 :



AH . H O . A . H O 
  2 

K A1.K A 2  H 3O  
2

AH 
3 3
K A1.K A 2
AH  2





pH 
1
pK A1  pK A 2 
2
 Calcul du pH d’un ampholyte

Méthode de la réaction prépondérante
Vérifications
pKA

HO– H2O 14,0
AH– + AH– = AH2 + A2– K = KA1 / KA2 RP
A2– AH– pKA2

AH– + H2O = AH2 + HO– KB1 AH– AH2 pKA1


H2O + AH– = H3O+ + A2– KA2 H2O H3O+ 0,0



En toute rigueur, il faut vérifier que les réactions secondaires ne modifient pas les concentrations des espèces
AH2, AH– et A2–.

On peut considérer que seule la RP fixe le pH si K > 102.KB1 et K > 102.KA2
 Calcul du pH d’un ampholyte

Exemple

Calculer le pH d’une solution d’ion hydrogénocarbonate HCO3– de concentration C = 10-2 mol.L-1.

pKA1 (CO2(aq)/HCO3–) = 6,3 pKA2 (HCO3–/CO32–) = 10,3



pKA

HO– H2O 14,0

HCO3– + HCO3– = CO2(aq) + CO32– K = 10-4 RP CO32– HCO3– 10,3

HCO3– CO2(aq) 6,3

H2O H3O+ 0,0
 Calcul du pH d’un ampholyte

Exemple

Calculer le pH d’une solution d’ion hydrogénocarbonate HCO3– de concentration C = 10-2 mol.L-1.

pKA1 (CO2(aq)/HCO3–) = 6,3 pKA2 (HCO3–/CO32–) = 10,3



2 HCO3– = CO32– + CO2(aq) K = 10-4

Etat initial C - -

Equilibre C–2x x x

Méthode 1 :


K
CO .CO   
2
3 2 aq
K
x2
K < 10-3
x2
K 2
HCO  2
3
C  2x 2 C



x  K .C x  10 4 *10 2  10 4 mol.L-1
 Calcul du pH d’un ampholyte

Exemple

Calculer le pH d’une solution d’ion hydrogénocarbonate HCO3– de concentration C = 10-2 mol.L-1.

pKA1 (CO2(aq)/HCO3–) = 6,3 pKA2 (HCO3–/CO32–) = 10,3



2 HCO3– = CO32– + CO2(aq) K = 10-4

Etat initial C - -

Equilibre C–2xC x x

Méthode 1 :

On réinjecte ensuite la valeur de x dans l’une des expressions des constantes d’acidité pour calculer le pH :


pH  pK A 2  log
CO 
2
10 4
HCO  pH  10,3  log  2
3
 pH = 8,3
3 10
 Calcul du pH d’un ampholyte

Exemple

Calculer le pH d’une solution d’ion hydrogénocarbonate HCO3– de concentration C = 10-2 mol.L-1.

pKA1 (CO2(aq)/HCO3–) = 6,3 pKA2 (HCO3–/CO32–) = 10,3



2 HCO3– = CO32– + CO2(aq) K = 10-4

Etat initial C - -

Equilibre C–2x x x

Méthode 2 :



HCO . H O . CO . H O 
  2 

K A1.K A 2  H 3O  
2 1
pK A1  pK A 2 
CO    HCO  pH 
3 3 3 3
K A1.K A 2 
2 aq 3 2

pH 
1
6,3  10,3
2

pH = 8,3