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Propriétés acido-basiques de l'eau
1 - Réactions acido-basiques dans l’eau
En dehors de ses caractéristiques très importantes de solvant polaire à fort pouvoir de solvatation, l'eau présente elle-même des propriétés acido-basiques :
H2O est un donneur de proton :
H2O Û
OH- + H+ ; le
couple
acide-base de cette réaction étant A1 / B1
= H2O / OH-
H2O est aussi un accepteur de proton :
H2O + H+ Û
H3O+ le couple acide-base de
cette autre réaction étant alors
A2 / B2
= H3O+ / H2O.
Un
composé comme l’eau qui possède un caractère à
la fois acide et basique, est un ampholyte.
Dans l'eau pure, on aura ainsi toujours la réaction d'échange de proton correspondant à la réaction de l’acide sur la base :
H2O + H2O Û H3O+ + OH-.
Cette réaction particulière est appelée équilibre
d'autoprotolyse de l'eau.
Sa constante d'équilibre vaut 10-14 à 25°C ;
par convention elle est notée Ke
(On aura donc à 25°C pKe = 14).
2 - Composition de l’eau à 25°C :
Le quotient réactionnel Q associé à la réaction d’autoprotolyse de l’eau est
Q = (aH3O+ aOH-) / a2H2O .
A l’état d’équilibre, on aura Q = K et donc
Ke = (aH3O+ . aOH-) / a2H2O.
La molécule d'eau H2O, solvant, est dans son état
standard et donc son activité
aH2O = 1.
Les activités des deux autres espèces
présentes peuvent être assimilées au rapport de leurs concentrations
sur la concentration de référence C° = 1 mol.L-1:
aH3O+ » [H3O+] / C° et aOH- » [OH-] / C°,
Ce qui donne
Ke » [H3O+] [OH-] = 10-14 à 25°C.
Le bilan de la réaction d’autoprotolyse indique qu’il y a formation de la même quantité d’ions H3O+ que d’ions OH- et donc que l’équation ci-dessus devient :
[H3O+] = [OH-] = 10-7 mol.L-1
et aH3O+ = aOH- = 10-7.
Remarquez que les activités des ions ont les mêmes valeurs que les concentrations mais s’expriment sans unités.
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