L’équilibre d’autoprotolyse de l’eau (animation de Mathieu Baudoux) L’eau pure a un pH de 7 à 25°C. Et donc [H3O+]=10-7 mol.L-1. Cette concentration bien que faible est non nulle. D’où proviennent ces ions ?
Ces ions ne peuvent provenir que de l’eau Ces ions ne peuvent provenir que de l’eau! H2O + H+ H3O+(1) Selon ce schéma, l’eau capte un proton, c’est donc une base! Qui a fourni le proton H+? Ce ne peut-être que l’eau! Et donc l’eau cède aussi un proton suivant le schéma : H2O H+ + HO-(2) L’eau est donc aussi un acide!
Pourquoi la transformation est-elle si limitée? Le bilan est (1)+(2): H2O + H2OH3O+ + HO- L’eau se transforme-t-elle totalement? Considérons 1 litre de solution H2O + H2O H3O+ + HO- État initial Etat final Si avancement maximum 55 mol xF=10-7 mol xF=10-7mol 55 - 2.10-7 27,5mol Le taux d’avancement de la transformation est seulement : t=10-7/27,5=10-9! Pourquoi la transformation est-elle si limitée?
La transformation directe (l’autoprotolyse) qui consomme de l’eau est limitée par la transformation inverse(acide/base) qui reforme de l’eau, soit: H3O+ + HO- H2O + H2O En fait, les deux transformations s’effectuent simultanément: le système constitue un équilibre chimique que l’on peut écrire: H2O + H2O = H3O+ + HO-.
L’équilibre H2O + H2O = H3O+ + HO-. est caractérisé par la constante d’équilibre KE=[H3O+].[HO-] =10-14 à 25°C. La valeur de cette constante étant très faible, l’autoprotolyse est très limitée par contre la réaction inverse est quasi totale . ILLUSTRONS CET EQUILIBRE PAR UNE ANIMATION (Utiliser la flèche droite plusieurs fois pour la faire fonctionner )
H2O+H2O=H3O++ OH- - +
H2O+H2O=H3O++ OH- - + FIN