Comment sait-on le nombre de protons libéré dans une solution ?

[inviteb0dff56e]

Bonjour tout le monde,

Je suis en train d'étudier les acides/bases et calcul de pH, et quelque chose m’interpelle dans mon cours :
Je vois que :

H₂SO₄ <-> H²⁺ + SO₄^2-

Alors pourquoi :

H₂O <-> H⁺ + OH^-

Et non pas :

H₂O <-> H²⁺ + O^2-

?

Merci par avance,
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[moco]

Tes trois équations sont fausses.
Il ne se forme jamais d'ion H²⁺ comme tu l'écris. Il ne se forme que des ions H⁺, et il peut s'en former plusieurs, à l'occasion.
L'ion H²⁺ est un ion impossible. Car l'atome H ne possède qu'un seul électron. Il ne peut pas en perdre deux.

L'acide sulfurique H₂SO₄ ne se dissocie pas comme tu le dis. Mais si on suit ta logique, on peut écrire qu'il se dissocie ainsi :
H₂SO₄ --> 2 H⁺ + SO₄^2-.
Mais ceci est une équation un peu simplifiée.

En réalité, les choses se passent de manière un peu plus compliquée, pour deux raisons :

1ère raison. Les deux protons H+ que peut libérer H₂SO4 ne quittent pas la molécule initiale en même temps. Il se produit d'abord la réaction libérant un seul proton, que j'écris provisoirement de la manière suivante :
H₂SO₄ --> H⁺ + HSO₄^-
Puis il se produit une deuxième libération de proton à partir de HSO₄^-, selon :
HSO₄^- --> H⁺ + SO₄^2-
Cette dernière réaction ne se produit que dans les solutions très diluées d'acide.

2ème raison. Le proton H⁺ n'existe pas réellement en solution. Il est si petit qu'il se croche à la première molécule d'eau qui se trouve dans ses parages, en formant l'ion H₃O⁺.

Ces deux raisons font que, dans l'eau, la molécule H₂SO₄ subit les deux transformations suivantes, qui sont pour la première fois ici écrites correctement :
1) H₂SO₄ + H2O --> H₃O⁺ + HSO₄^-
2) HSO₄^- + H2O --> H₃O⁺ + SO₄^2-