Physique-Chimie · Terminale · Prévoir l’état final d’un système chimique
Équilibre chimique et calcul du pH d’une solution
Qr contre K décide du sens.
En bref
Calculer un pH, c’est toujours la même démarche : identifier la réaction prépondérante, dresser un tableau d’avancement, écrire la constante d’équilibre, résoudre.
Acide fort ou acide faible
| Acide fort | Acide faible | |
|---|---|---|
| La réaction | Totale | Limitée |
| Le calcul | Direct : [H₃O⁺] = c | Par tableau d’avancement et Ka |
| Le pH | pH = −log(c/c°) | Plus élevé, à concentration égale |
| Pourquoi | Tout l’acide est converti | Moins de H₃O⁺ ont été libérés |
Pour une base forte, on passe par [HO⁻] puis par Ke : pH = 14,0 + log(c/c°) à 25 °C.
La formule de l’acide fort n’est vraie que si c reste au-dessus de 10⁻⁶ mol·L⁻¹. En dessous, l’autoprotolyse de l’eau domine — et le pH d’une solution acide ne dépasse jamais 7, si diluée soit-elle.
Le taux d’avancement
τ = [A⁻]/c mesure l’écart au cas de l’acide fort. Il augmente quand on dilue : un acide faible très dilué se comporte presque comme un acide fort.
La solution tampon
Une solution contenant l’acide ET sa base conjuguée en quantités comparables voit son pH varier peu.
| Ce à quoi elle résiste | Le pH |
|---|---|
| Un ajout modéré d’acide | Il bouge peu |
| Un ajout modéré de base | Il bouge peu |
| Une dilution | Il ne bouge pratiquement pas |
pH = pKa + log([A⁻]/[AH]) — et le tampon est maximalement efficace quand [A⁻] = [AH], c’est-à-dire quand pH = pKa.
Le sang est tamponné par le couple CO₂,H₂O / HCO₃⁻ autour de pH 7,4.
Le titrage pH-métrique
La réaction de titrage doit être totale, rapide et unique.
| Point remarquable | Ce qui s’y passe | Ce qu’on en tire |
|---|---|---|
| L’équivalence | Les réactifs sont mélangés dans les proportions stœchiométriques | La concentration cherchée |
| La demi-équivalence | La moitié de AH est transformée : [A⁻] = [AH] | pH = pKa |
L’équivalence est le point d’inflexion du saut de pH : on la repère par la méthode des tangentes ou par le maximum de la dérivée.
À l’équivalence, le pH ne vaut 7 que si l’on titre un acide fort par une base forte. Titrer un acide faible par une base forte donne un pH d’équivalence supérieur à 7 — la base conjuguée formée est basique. C’est ce qui commande le choix de l’indicateur coloré.
Teste-toi
6 questions pour vérifier
Touche une réponse : la correction s’affiche tout de suite.
1.Quel est le pH d’une solution d’acide fort de concentration 1,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹ ?
2.À concentration égale, un acide faible donne un pH…
3.Qu’est-ce qu’une solution tampon ?
4.À la demi-équivalence d’un titrage d’acide faible, que vaut le pH ?
5.À l’équivalence, les réactifs ont été mélangés dans les proportions stœchiométriques.
6.Le pH à l’équivalence d’un titrage d’acide faible par une base forte vaut 7,0.
0 / 6 questions
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