Acides et Bases et autoprotolyse de l'eau

[LegendreGaloisFeynman]

Bonsoir

Certaines notions m'échappent en ce qui concerne les acides et les bases. Nous savons que dans l'eau pure, il y a la réaction d'autoprotolyse, on a donc formation d'ions hydronium et d'ions hydroxydes, et à 25 degrés, le produit des concentrations est 10^(-14), c'est Ke, la concentration d'ions hydronium est 10^(-7) mol.L^(-1), de même pour les ions hydroxydes, ça veut donc dire que l'eau c'est pleins de molécules H2O avec quelques ions hydroniums et hydroxydes avec les concentrations précédentes. Bon, imaginons qu'on rajoute une base, par exemple, Ba(OH)2, qui est une base forte, elle va se dissoudre dans l'eau et libérer des ions hydroxyde, on veut calculer la concentration d'ions hydronium et hydroxydes dans la solution, mon raisonnement est le suivant : vu qu'on a déjà 10^(-7) mol.L^(-1) d'ions hydroxydes dans l'eau avant ajout de la base, donc suffit de rajouter les ions hydroxydes qu'a libéré Ba(OH)2 pour trouver le nombre d'ions hydroxydes total, ce nombre là sera bien sûr supérieur à 10^(-7), mais le problème quand on fait ça, c'est que le produit des concentrations sera plus égal à Ke, vu qu'on a l'hydronium qui est à 10^(-7) (on avait de l'eau pure, donc avant de rajouter la base, y avait 10^(-7) mol.L^(-1) d'hydronium à l'intérieur, rajouter de la base ne devrait pas influencer ce nombre selon moi), on a aussi l'hydroxyde qui est à une concentration supérieure à 10^(-7) (celle qui était avant ajout de la base plus celle qu'a libéré Ba(OH)2), leur produit ne peut donc pas être égal à 10^(-14), or c'est une constante d'équilibre, le produit ne doit donc pas varier à température constante, mon raisonnement est donc faux, la solution qui a été proposée dans mon livre est complètement différente, déjà ils n'ont pas pris en compte les 10^(-7) mol.L^(-1) du début (avant ajout de la base), ils ont directement dit que la concentration d'hydroxyde c'était celle que Ba(OH)2 libère (2xConcentration initiale de Ba(OH)2 ), et ensuite, à partir de cette concentration calculée, ils ont trouvé la concentration d'ions hydronium en utilisant le produit d'autoprotolyse de l'eau Ke, je ne comprend vraiment pas cette démarche, et à vrai dire je ne comprend pas du tout ce qui se passe au niveau moléculaire dans cette expérience.
Merci par avance pour vos réponses.

Cordialement
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[jeanne08]

Dans l'eau pure on a 10^-7 mol/L de H3O+ et OH- . mais ce n'est pas un stock de 10-7 mol/L de ces ions et on ne peut pas ajouter à 10-7 mol:L de OH_ ceux que l'on ajoute. En realité on a effectivement un équilibre d'autoprotolyse qui est perturbé par l'addition d'acide ou base.
Si dans 1L d'eau on met 0,1 mol de OH- , on va faire reculer l'équilibre d'autoprotolyse, donc on va négliger les OH- provenant de l'eau et on aura (OH-) = 0,1 et (H3O+) = 10^-13 mol/L . Dans notre histoire l'autoprotolyse de l'eau, qui fournit autant de H3O+ que OH- a fourni 10^-13 mol/L de H3O+ et OH-.

[LegendreGaloisFeynman]

Bonjour

Merci pour votre réponse, je pense comprendre, donc quand on rajoute un acide où une base à de l'eau pure, les ions hydronium et hydroxydes qui proviennent de l'autoprotolyse vont s'échanger un proton pour former de l'eau, c'est à dire qu'on aura H3O+ + OH- ----> 2H2O pendant un petit moment avant d'atteindre l'équilibre, et cette fois avec des quantités de H3O+ et OH- qui viennent de l'eau plus petites qu'avant l'ajout de l'acide ou de la base. Mais maintenant, si on met un acide faible dans l'eau, on va noter cet acide AH, il va y avoir la réaction AH + H2O ----><----- A- + H3O+ et l'autoprotolyse de l'eau, c'est un équilibre dynamique, du coup, dans notre solution il va y avoir des A-, des AH, des H2O, des H3O+ qui viennent de la réaction de AH, des H3O+ qui viennent de l'autoprotolyse, et des OH- qui viennent de l'autoprotolyse, et il y aura des AH et des A- qui vont s'échanger continuellement leur proton (A- reprend le proton de H3O+ et donne AH et H2O et ainsi de suite), jusque là, ça va, le problème se pose quand on a définit le produit des constantes d'acidité et de basicité, on a dit à ce moment là que dans notre solution, A- réagissait avec H2O pour donner AH et OH-, grâce à la réaction A- + H2O ----><---- AH + OH-, on a pris la constante d'acidité de la première équation, la constante de basicité de la seconde, et le produit a donné Ke, je ne comprend pas cela, déjà je ne vois pas pourquoi A- réagit avec l'eau pour donner OH-, les OH- ne proviennent ils pas seulement de l'autoprotolyse quand on rajoute un acide ?
Merci par avance pour vos réponses.

Cordialement

[jeanne08]

Toutes les réactions dont tu parles ont lieu ... bref la solution contient des AH , A- , H3O+ et OH-

On peut calculer toutes ces concentrations à partir des équations suivantes :
conservation de ce que l'on met au départ : C = (AH)+(A-)
électroneutralité : (A-)+(OH-) = (H3O+)
Ka = (A-)*(H3O+)/(AH)
Ke = (H3O+)*(OH-)
soit 4 équations à 4 inconnues ... et un jeu de concentrations solution de ce système !

Ici l'exercice est simple ... dans d'autres cas il est nettement plus compliqué !

On constate, dans la pratique que l'on a une idée tout à fait acceptable de ce que l'on a dans la solution à l'équilibre en considerant la réaction de l'acide le plus fort mis en quantité importante sur la base la plus forte mise en quantité importante ... et en faisant des calculs simples à partir de cette réaction dite prépondérante .

[A voir en vidéo sur Futura]

[LegendreGaloisFeynman]

Bonsoir,

Merci beaucoup ! Je comprend mieux, en effet avec ces équations on a bien tout ce qu'il nous faut, peut importe l'origine de nos ions, tout ce qui nous intéresse c'est la quantité totale en solution, et c'est cette même quantité qui est utilisée dans nos 4 équations, je pense que la seule difficulté encore présente pour moi c'est la visualisation de ce qui se passe à l'intérieur de notre solution, il y a ces équations mais je n'ai pas un plan précis de ce qui se passe, c'est encore un peu flou, j'ai même lu qu'en réalité H3O+ et OH- ne sont que des simplifications, et qu'en réalité il y a des sphères de solvatation, et qu'il faudrait noter H(H2O)n+ et HO(H2O)n-, ce qui complique encore les choses.

Cordialement

[jeanne08]

Non , cela ne complique rien de considérer que les ions sont solvatés. Tous les calculs effectués ne sont valables que si l'eau est solvant donc mise en grande quantité par rapport aux solutés.