Réflexions sur l'autoprotolyse de l'eau

[invite85e711ae]

Bonjour,
Dans les calculs que je vois en acide/base, on tient toujours compte de Ke qui garde sa valeur de 10^-14 quoi qu'il arrive.

Ce qui fait que par exemple, si j'ajoute 0.2M de NaOH j'aurai 0.2M de OH^-, on sait qu'ici l'autoprolyse de l'eau (je note y) est négligeable.

Donc on peut faire Ke = 10^-14 = [OH^-]*[H3O⁺] = 0.5*y
Et donc on peut retrouver facilement [H3O⁺] qui est également égal à la part de [OH^-] créer par l'autoprolyse de l'eau.

Vous allez me dire "oui et alors ?" Et bien je ne comprends pas pourquoi Ke reste constante même si on rajoute des acides et des bases... ici je trouve que [H3O⁺] qui est également égal à la part de [OH^-] crées par l'autoprolyse vaut... 5*10^-3 donc pas 10^-7 donc ici l'autoprolyse de l'eau vaut 2.5*10^-25 non ? Alors comment se fait-il qu'on a pu utiliser 10^-14 pour nos calculs ?

Merci
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[Kemiste]

Bonjour.

Je ne suis pas sûr d'avoir tout suivi... Je n'ai pas compris le "0.5*y"

La constante Ke nous indique que le produit des activités de HO^- et H₃O^- vaut 10^-14. Dans l'eau pure on a donc des concentrations en HO^- et H₃O^- provenant de l'autoprotolyse de l'eau qui sont égales et qui valent 10^-7 mol/L (attention à ne pas oublier les unités).

Quand on ajoute HO^- en solution, cette constante est toujours vérifiée et la concentration e H₃O⁺ va diminuer pour avoir Ke = 10^-14. Dans ce cas ni la concentration en HO^- ni celle en H₃O^- ne vaudra 10^-7 mol/L et ces deux quantités ne seront pas égales.

Attention il s'agit de l'autoprotolyse et non de l'autoprolyse (je change donc le titre)

[invite85e711ae]

Je ne suis pas sûr d'avoir tout suivi... Je n'ai pas compris le "0.5*y"

Voici comment ma prof procède pour calculer la concentration des hydroxides et hydronium si on ajouter une base ou un acide dans l'eau :
Ici on rajoute 0.2M de NaOH par exemple :

NaOH ===> Na+ OH-

0M ===> 02M 02M+y

y est l'autoprotolyse de l'eau. Ma prof part du principe qu'on peut faire l'hypothèse que y est négligeable face à 0.2 Et donc :

Ke = [OH^-]*[H3O⁺] = 0.2+y * y

Ici donc ma prof dit que 0.2 on peut l'écrire sans y car y serait négligeable, donc : Ke = 0.2*y et on trouve y qui est la concentration en [H3O+]. C'est également la concentration de [OH-] qui provient de l'autoprotolyse et donc on pourrait la comparer avec le 0.2 de départ pour voir si oui vraiment c'est négligeable. Vérifier ainsi l'hypothèse.

Là ça me semblait bizarre qu'on simplifie un y mais pas l'autre ... non ? Ma prof le fait ça doit pas être si faux... Mais si je poste ceci c'est pour demander votre avis car je trouve cela bizarre de simplifier et faire disparaitre y pour nous arranger dans nos calculs pour ensuite... le retrouver notre y. Ca bug un peu dans mon cerveau
Est-ce vraiment juste cette manière de faire ? En plus ce que je trouve étrange c'est que si on rajoute OH- pour compenser et maintenir l'équilibre de Ke qui doit rester 10^-14, la concentration en H3O+ baisse....oui mais celle de OH- aussi, car la concentration en OH- due à l'autoprotolyse est égale à celle de H3O+ !!! Donc si les deux concentrations baissent, à quoi cela sert-il ? Que seule une des deux baisse pour compenser l'autre je comprends, mais que OH- et H3O+ baissent leur concentration en meme temps je ne comprends pas mathématiquement le lien avec conserver la constante Ke à 10^-14 ?

Merci!

[Kemiste]

Là ça me semblait bizarre qu'on simplifie un y mais pas l'autre ... non ? Ma prof le fait ça doit pas être si faux... Mais si je poste ceci c'est pour demander votre avis car je trouve cela bizarre de simplifier et faire disparaitre y pour nous arranger dans nos calculs pour ensuite... le retrouver notre y. Ca bug un peu dans mon cerveau

Une valeur est toujours négligeable par rapport à une autre. Si on compare la quantité de HO^- produite par l'autoprotolyse de l'eau à celle apportée par NaOH alors "y" est négligeable devant 0.2 M. Par contre pour H₃O⁺ comme il n'y a aucun apport extérieur de H₃O⁺ on ne peut pas comparer "y" à une autre valeur. Il y a donc bien une concentration de "y" pour H₃O⁺ apportée par l'autoprotolyse de l'eau.

Est-ce vraiment juste cette manière de faire ? En plus ce que je trouve étrange c'est que si on rajoute OH- pour compenser et maintenir l'équilibre de Ke qui doit rester 10^-14, la concentration en H3O+ baisse....oui mais celle de OH- aussi, car la concentration en OH- due à l'autoprotolyse est égale à celle de H3O+ !!! Donc si les deux concentrations baissent, à quoi cela sert-il ? Que seule une des deux baisse pour compenser l'autre je comprends, mais que OH- et H3O+ baissent leur concentration en meme temps je ne comprends pas mathématiquement le lien avec conserver la constante Ke à 10^-14 ?

La constante Ke n'est pas liée qu'à la concentration en HO^- et H₃O⁺ liée à l'autoprotolyse de l'eau. Il faut prendre en considération HO^- et H₃O⁺, peu importe d'où ils proviennent. Si tu ajoutes HO^- dans le milieu, la quantité de H₃O⁺ en solution va diminuer, celle de HO^- apportée par l'autoprotolyse de l'eau aussi mais la concentration totale en HO^- et celle de H₃O⁺ vérifierons Ke.

[A voir en vidéo sur Futura]