Constante d'acidité et pKA, diagramme de prédominance
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Objectifs
• Présenter la notion de constante
d’acidité d’un couple acide/base.
• Donner quelques exemples.
• Donner la relation entre le pH, le pKA et les concentrations des formes acides et basiques.
• Expliquer comment bâtir un diagramme de prédominance et comment s’en servir.
• Donner quelques exemples.
• Donner la relation entre le pH, le pKA et les concentrations des formes acides et basiques.
• Expliquer comment bâtir un diagramme de prédominance et comment s’en servir.
1. La constante d'acidité KA
Problématique : si on sait facilement trouver
le lien entre la concentration d'un acide fort et le pH,
les choses sont plus délicates avec un acide faible.
On pourrait penser utiliser le taux d’avancement
final 
(pourcentage de molécules AH passées
sous forme 
).
Toutefois, 
dépend de la concentration initiale en acide :
• Un acide faible concentré réagit peu avec l’eau, soit
faible.
• Un acide faible dilué réagit plus avec l’eau, soit
fort.
Pour un couple donné, la constante d’acidité
ne
dépend que de la température. Celle-ci
sera fixée à 25 °C. Concrètement,
est indépendante des conditions
initiales, c'est-à-dire de la concentration
initiale en acide faible dissous, contrairement à
.
Dans cette expression, les concentrations doivent obligatoirement être exprimées en mol/L et à l’équilibre chimique, d’où l’indice (eq).
est sans dimension. En fait, un « 1 mol/L »
associé au solvant (l’eau) « se cache
» au dénominateur. L’explication de cela
est hors programme, mais retenons que l’eau, en tant
que solvant, ne doit pas apparaître dans 
.
(pourcentage de molécules AH passées
sous forme ).
Toutefois,
dépend de la concentration initiale en acide :• Un acide faible concentré réagit peu avec l’eau, soit
faible.• Un acide faible dilué réagit plus avec l’eau, soit
fort.
Définition : pour un couple acide-base
, on appelle constante
d’acidité 
la quantité :
.
, on appelle constante
d’acidité la quantité :.
Pour un couple donné, la constante d’acidité
ne
dépend que de la température. Celle-ci
sera fixée à 25 °C. Concrètement,
est indépendante des conditions
initiales, c'est-à-dire de la concentration
initiale en acide faible dissous, contrairement à
.Dans cette expression, les concentrations doivent obligatoirement être exprimées en mol/L et à l’équilibre chimique, d’où l’indice (eq).
est sans dimension. En fait, un « 1 mol/L »
associé au solvant (l’eau) « se cache
» au dénominateur. L’explication de cela
est hors programme, mais retenons que l’eau, en tant
que solvant, ne doit pas apparaître dans .
2. Le pKa
Définition : De la même
manière que l’on définit le pH par
et 
, on définit le
par 
ou 
. Comme le 
, le 
est sans dimension.
et , on définit le
par ou . Comme le , le est sans dimension.
Échelle de
:
Le 
,
et par extension le 
sont de bonnes « étiquettes » afin de
cataloguer les couples acide/base. On construit alors une
échelle de 
:
Plus un acide est fort, plus sa base conjuguée est faible, et inversement. Plus le
est fort, plus un acide est faible et plus sa base
conjuguée est forte. Cette année, seuls
les acides et bases en solution aqueuse sont
considérés. On se limite alors au domaine
0–14.Le couple
a
un 
égal à 
puisque l’eau ne doit pas apparaître dans
l’expression de 
.
On retrouve l’expression du produit ionique
, et on a :
,
en accord avec notre échelle de 
.Remarque : la notion de
(ou de 
)
n’a pas de sens pour un acide fort ou une base forte.
D’autre part, on parle de 
pour un couple acide/base, et pas seulement
pour l’acide.
3. Diagramme de prédominance
À partir de l’expression du 
,
on établit la relation 
.
Démonstration :
On applique un logarithme décimal à l’expression
,
ce qui donne 
,
ou bien :
.
Puisque
et
, on trouve alors 
.
Diagramme de prédominance : en raisonnant par rapport à cette formule, on établit que:
• Si
,
alors 
,
ou 
,
donc 
.
• Si
,
alors 
,
ou 
,
donc 
.
• Si
,
alors 
,
ou 
,
donc 
.
Pour un couple donné, on a alors le diagramme de prédominance :
Connaissant le
et le 
, on peut donc indiquer
quelle forme domine : 
ou 
.
,
on établit la relation .Démonstration :
On applique un logarithme décimal à l’expression
,
ce qui donne ,
ou bien :.Puisque
et
, on trouve alors .Diagramme de prédominance : en raisonnant par rapport à cette formule, on établit que:
• Si
,
alors ,
ou ,
donc
.• Si
,
alors ,
ou ,
donc .• Si
,
alors ,
ou ,
donc .Pour un couple donné, on a alors le diagramme de prédominance :
Connaissant le
et le , on peut donc indiquer
quelle forme domine : ou .
L'essentiel
Le produit ionique de l’eau vaut 
à 25 °C.
Pour un couple acide/base
(faibles), on définit la
constante d’acidité par :
. C’est une constante
pour une température donnée.
D’autre part :
avec 
ou 
.
à 25 °C.Pour un couple acide/base
(faibles), on définit la
constante d’acidité par :. C’est une constante
pour une température donnée.D’autre part :
avec ou .Comment as-tu trouvé ce cours ?
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