pH de solutions aqueuses

I. Rappels

II. Acide fort : Un acide fort est totalement dissocié.

pH = - log [H₃O⁺]  -->   ^; C_Ha, étant la concentration initiale d'acide exprimée en mol.L^-1 ou molaire.

III. Base forte : Une base forte est totalement dissociée :

 IV. Acide faible : un acide faible est partiellement dissocié :

V. Base faible : une base faible placée en solution aqueuse :

 

VI. Mélange Tampon : Solution d'un acide faible et de sa base conjuguée :

Si la solution est composée d'une base faible et de son acide conjugué ou d'un acide faible et de sa base conjuguée, on parlera de mélange tampon. Ce mélange aura comme caractéristique de garder un pH très stable. Ce type de solution est utilisé pour étalonner les pH-mètres.

• Un mélange tampon auquel j'additionne du chlorure d'hydrogène (HCl) ou de l'hydroxyde de sodium (NaOH) va garder un pH très stable. La variation de pH pour de petits ajouts sera très faible alors qu'un même ajout dans de l'eau distillée provoquerait des écarts de pH de plus de 4 unités (soit 10.000 fois plus !).

Composition d'un mélange tampon : Acide / base conjuguée

Dans un mélange tampon, l'on retrouve : l'eau, l'acide, sa base conjuguée et H₃O⁺.

Ces différentes espèces sont en équilibres dans la solutions.

Que se passe-t-il lorsque je modifie l'équilibre?

- Par ajout d'un acide fort (HCl)

- Par ajout d'une base forte (NaOH)

Nous voyons donc que ces faibles variations de pH (qui sont donc de faibles variations de la concentration en ions  H₃O⁺) peuvent être expliquée sur base du principe de Le Chatelier.

Ces mélanges ont toutefois une limite ! Pour l'ajout de trop grande quantité de base ou d'acide, l'une des deux espèces du couple acide-base pourrait se retrouver totalement consommée et dans ce cas, la réaction deviendrait trop favorisée dans un sens et même complète.

Le pH d'une solution tampon composée de concentrations identiques en base et  en acide vaut exactement la valeur du pKa (-log(Ka)) du couple.

Comment réaliser des mélanges tampon ?

• Par l'ajout d'une même quantité de base et d'acide (du même couple !)
• Par la neutralisation partielle de l'acide du couple par une base forte (la neutralisation par une base forte fera apparaitre la base conjuguée de l'acide)
• Par la neutralisation partielle de la base du couple par un acide fort (la neutralisation par un acide fort de la base conjuguée du couple fera apparaitre l'acide)

 VII. Formulaire :