Les Solutions Aqueuses L'eau pure ou presque

INFLUENCE DE LA TEMPERATURE SUR LA COMPOSITION DE L'EAU PURE

Dans l’eau pure, les concentrations des ions H₃O⁺ et OH^- sont identiques et égales à (Ke)^1/2. Le calcul des concentrations des ions H₃O⁺ et OH^- dans l’eau à une température différente de 25°C exige donc que l’on connaisse la variation de Ke avec la température.

Comme toute constante d’équilibre, la variation de Ke avec la température T (exprimée en K) suit la loi de Van t’Hoff :

où D_rH° est l’enthalpie standard de la réaction d’auto-protolyse, qui vaut 56,3 kJ.mol^-1 à 298 K (25°C). Cette enthalpie de réaction étant positive, la constante Ke va augmenter avec la température. Puisque l’on  connaît Ke à 298K, il suffit d’intégrer l’équation différentielle ci-dessus entre T = 298 K et une température T quelconque pour laquelle l’eau sera encore liquide pour calculer Ke à la température T :

si l’on suppose que D_rH° ne varie pas sensiblement avec T dans l’intervalle [ 298, T ] on obtient la relation :

A T = 323 K par exemple, on trouve Ke = 5,54 10^-14 et donc des concentrations [H₃O⁺ ] = [OH^-] = (Ke₃₂₃)^1/2 =2,35 10^-7 mol.L^-1

Ces concentrations ont donc plus que doublé quand la température de l’eau est passée de 25°C où [H₃O⁺ ] = [OH^-] = 1,00 10^-7 mol.L^-1 à 50°C où [H₃O⁺] = [OH^‑] = 2,35 10^-7 mol.L^-1.

La variation de la concentration de l’espèce H₂O est beaucoup plus faible puisqu’elle ne dépend que de la variation de la masse volumique de l’eau avec la température. On trouve dans les tables de données concernant l’eau que , à 50°C, la masse volumique de l’eau vaut 0,9881 kg.L^-1. La masse molaire de l’eau étant toujours égale à 18,02 g.mol^-1, la concentration [H₂O] à 50°C est égale à :

,

valeur à peine plus faible qu’à 25°C (55,34 mol.L^-1).

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