Exemples : solutions acides et basiques 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.
a. Solution d'hydroxyde de sodium NaHO
L'hydroxyde de sodium (soude) NaHO est un solide ionique, constitués d' ions Na+ et HO- . Il est très soluble dans l'eau : lors de sa mise en solution dans l'eau, les ions sont totalement dispersés.
Préparer une solution d'hyroxyde de sodium de concentration c revient donc à introduire dans de l'eau pure des ions HO-et des ions Na+, en concentration apportée c.
Donner l'expression du quotient de réaction initial Qr,i de la réaction d'autoprotolyse de l'eau , d'abord en fonction de [H3O+(aq)]i et [HO-(aq)]i, puis de c et Ke .
Qr,i= [H3O+(aq)]i.[HO-(aq)]i avec [H3O+(aq)]i = (ions initialement présents dans l'eau pure)
et
[HO-(aq)]i = c + (ions apportés par l"hydroxyde de sodium + ions initialement présents dans l'eau pure)
donc Qr,i = (+c)= Ke +c.
Comparer la valeur de Q r,i et celle de Ke.
Qr,i > Ke
Le système évolue vers l'équilibre (presque instantanément) :
Comment les concentrations en ions oxonium et hydroxyde dans le milieu évoluent-elles ?
La valeur de Qr va évoluer vers Ke, donc diminuer. Par conséquent les concentrations en oxonium et hydroxyde vont diminuer par-rapport à leur valeur initiale déterminée ci-dessus.
Grâce à quel processus ?
Ils réagissent ensemble en donnant de l'eau.
Comment le pH évolue-t-il ? Que peut-on dire de sa valeur finale ? Conclure.
Puisque [H3O+(aq)] diminue le pH augmente . Comme il était initialement égal à pKe/2 (7 à 25°C) , il devient supérieur pKe/2 (supérieur à 7, à 25°C) . C'est bien conforme à ce qu'on sait des solutions d'hydroxyde de sodium .
Remarque : Aux concentrations usuelles (c>>), même si [HO-(aq)] a diminué par-rapport à sa valeur initiale, sa valeur finale reste très proche de c.