À la fin, vous saurez
- Relier le rapport base/acide à pH−pKa.
- Lire un domaine de prédominance.
- Retrouver des concentrations à partir d’un total et d’un rapport.
Avant de commencer
Couple AH/A⁻, Ka, pH et logarithme décimal.
Comprendre
Partir de l’équilibre
Pour AH+H₂O⇌A⁻+H₃O⁺, Ka relie les activités à l’équilibre. Quand AH et A⁻ sont présentes en quantités non nulles, on peut écrire pH=pKa+log₁₀(a(A⁻)/a(AH)). Dans le modèle idéal dilué, le rapport des activités est approché par [A⁻]/[AH]. Les concentrations doivent correspondre au même état d’équilibre.
Lire les proportions
On obtient [A⁻]/[AH]≈10^(pH−pKa). Si pH<pKa, AH prédomine ; si pH>pKa, A⁻ prédomine ; si pH=pKa, les concentrations sont égales dans le modèle. Prédominer ne signifie pas être la seule espèce présente. À pH=pKa+1, le rapport base/acide vaut environ 10, et non 1.
| Condition | Rapport base/acide | Interprétation |
|---|---|---|
| pH<pKa | r<1 | AH prédomine |
| pH=pKa | r=1 | Concentrations égales |
| pH>pKa | r>1 | A⁻ prédomine |
Utiliser un bilan et connaître la portée
Si Ctot=[AH]+[A⁻] et r=[A⁻]/[AH], alors [AH]=Ctot/(1+r) et [A⁻]=rCtot/(1+r). Un mélange suffisamment concentré des deux formes peut amortir une petite addition d’acide ou de base : c’est l’effet tampon. Sa capacité est limitée ; la relation de rapport ne garantit pas qu’un mélange résiste à n’importe quel ajout.
Exemple guidé
Un couple a pKa=4,8. À l’équilibre, pH=5,8 et Ctot=0,011 mol/L. Estimer les concentrations de AH et A⁻ dans le modèle idéal dilué.
- r=10^(5,8−4,8)=10.
- [AH]=0,011/(1+10)=0,0010 mol/L.
- [A⁻]=10×0,0010=0,010 mol/L.
- La somme vaut 0,011 mol/L. La base prédomine, mais l’acide reste présent ; il représente 1/11 du total, soit environ 9,1 %.
À vous de jouer
Exercice 1
Pour le même couple, pH=3,8. Quel est le rapport [A⁻]/[AH] et quelle forme prédomine ?
Un indice
Calculer pH−pKa avant la puissance de dix.
Voir la correction
Le rapport vaut 10⁻¹=0,10 : AH est environ dix fois plus concentrée que A⁻.
Exercice 2
Si [AH]=0,0020 mol/L, [A⁻]=0,0080 mol/L et pKa=4,8, estimer le pH.
Un indice
Le rapport base/acide vaut 4.
Voir la correction
pH≈4,8+log₁₀(4)≈5,40. Les deux concentrations sont dans la même unité.
Exercice 3
Pour un couple de pKa=9,0, à pH=7,0, quelle forme prédomine ?
Un indice
Comparer le pH au pKa plutôt qu’à la seule valeur 7.
Voir la correction
Le rapport base/acide vaut environ 10⁻²=0,01. AH prédomine, même si pH=7 est neutre pour l’eau à 25 °C.
Les erreurs à éviter
- Comparer pH et pKa du couple étudié, pas seulement pH et 7.
- Un logarithme de rapport exige des quantités non nulles et des unités cohérentes.
- Un domaine de prédominance ne décrit pas une disparition complète de l’autre forme.
Vérifiez votre compréhension
Référence scientifique
Fiche originale Dars +. Les références servent à vérifier les notions ; aucun cours ni exercice tiers n’est reproduit. Cette collection couvre des notions choisies et ne constitue pas un programme officiel exhaustif. Adéquation au programme de votre classe à confirmer avec votre enseignant.
OpenStax — Chimie ↗Référence en anglais. Rédaction et exercices originaux en français et arabe.