La constante d'ionisation de l'eau

L’eau est une substance qui conduit très faiblement le courant électrique. C’est en raison de la présence d’ions en solution que l’on dénote cette faible conductibilité électrique de l'eau. En fait, seulement deux molécules d’eau sur un milliard se dissocieraient pour former des ions.

On représente habituellement l'ionisation de la molécule d’eau par l'équation suivante:

H2O(l) ↔ H+(aq) + OH-(aq)

Étant donné que ce système est réversible, on peut utiliser l'expression de la constante d'équilibre de l'eau de la façon suivante:

|K_{H_{2}O}=\frac{[H_{(aq)}^{+}]\cdot[OH_{(aq)}^{-}]}{[H_{2}O_{(l)}]}|
 
Il faut se rappeler que, lors du calcul d’une constante d’équilibre, on ne s’occupe pas de la présence d’un liquide puisque sa concentration ne varie pas. C’est pourquoi la constante d’équilibre sera exprimée ainsi :

||K_{H_{2}O}=[H_{(aq)}^{+}]\cdot[OH_{(aq)}^{-}]||

Cette constante d’équilibre de l’eau se nomme aussi constante d'ionisation de l’eau.

Lors de la dissociation de l'eau pure, les concentrations en [H+(aq)] et en [OH-(aq)] sont égales puisqu’il se forme autant d’ions H+(aq) que d’ions OH-(aq).
On a déterminé que la valeur de la constante de dissociation de l’eau (KH2O) à une température de 25°C était égale à KH2O=1x10-14.  Puisque l’on retrouve autant de H+(aq) que de OH- (aq) à l’équilibre, il est possible de représenter mathématiquement la constante de dissociation de l’eau de la façon suivante:

À 25º C , l'eau pure contient des concentrations égales en H+(aq) et en OH-(aq), soit 1 x 10-7 M. Puisque ces deux ions sont formés en quantités égales, la solution résultante est qualifiée de neutre.

Calcul de la concentration des ions H+ et OH- dans une solution

Grâce à l'expression de la constante d'ionisation de l'eau, il est possible de calculer la concentration  de chacun des ions, qu'il y ait un acide ou une base en solution. En effet, le produit des concentrations de deux ions est toujours constant (KH2O=1x10-14) , indépendamment de ce que l'eau contient.

À une température de 25°C, 50 ml d’une solution aqueuse contiennent une concentration en OH-(aq) de 5,0 x 10-1 M. On ajoute un volume de 250 ml d’eau. Déterminer la valeur de la concentration finale en H+(aq).

Solution :

On doit au préalable tenir compte du phénomène de dilution, soit :

 

À 25º C, on prépare une solution aqueuse en ajoutant 7,3 g de HCl dans un réservoir qui contiendra un volume total de 10L de cette solution. Déterminer la concentration des ions OH- (aq) présents.

Solution :
Déterminons la concentration molaire du HCl dans cette solution résultante.

Les exercices

Les références

  • MELS
  • Rogers
  • Réunir Réussir
  • Fondation Réussite Jeunesse