Physique-chimie · Terminale

Force des acides et des bases : Ka, pKa et diagrammes de prédominance

Tous les acides ne réagissent pas de la même façon avec l’eau : l’acide chlorhydrique y est totalement dissocié, l’acide éthanoïque très peu. On compare la force des acides et des bases grâce à la constante d’acidité KA et au pKA.

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Séance guidée avec ULU (≈ 10 min)Diagnostic, explication, exercices adaptés et bilan.

Objectifs

  • Utiliser le produit ionique de l’eau Ke
  • Définir Ka et pKa d’un couple acide/base
  • Distinguer acide fort et acide faible, base forte et base faible
  • Construire et exploiter un diagramme de prédominance ou de distribution

1. Autoprotolyse de l’eau

2 H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + HO−(aq) ; Ke = [H3O+] × [HO−]

à 25 °C, Ke = 1,0 × 10−14 et pKe = 14,0 (concentrations divisées par c°)

Dans une solution neutre à 25 °C, [H3O+] = [HO−] = 1,0 × 10−7 mol·L−1, d’où pH = 7,0. Dans toute solution aqueuse, on en déduit [HO−] = : c’est utile notamment pour les solutions basiques.

2. Constante d’acidité

KA = et pKA = −log KA

constante d’équilibre de AH(aq) + H2O(l) ⇄ A−(aq) + H3O+(aq)

pH = pKA + log()

  • Plus KA est grand (pKA petit), plus l’acide est fort (il cède facilement H+).
  • Plus pKA est grand, plus la base conjuguée est forte.
  • Un acide fort réagit totalement avec l’eau : pour une concentration apportée c, pH = −log c. Exemple : acide chlorhydrique.
  • Une base forte réagit totalement avec l’eau : [HO−] = c, donc pH = 14 + log c à 25 °C. Exemple : hydroxyde de sodium (soude).
Quelques pK_{A} à 25 °C
CouplepKA
HCOOH/HCOO−3,8
CH3COOH/CH3COO−4,8
CO2,H2O/HCO3−6,4
NH4+/NH39,2

3. Diagrammes de prédominance et de distribution

  • Si pH < pKA : l’acide AH prédomine.
  • Si pH > pKA : la base A− prédomine.
  • Si pH = pKA : [AH] = [A−].

Un diagramme de distribution représente les pourcentages de AH et de A− en fonction du pH ; les deux courbes se croisent à pH = pKA. Pour un indicateur coloré, la couleur de la forme acide ou basique s’observe selon le pH, la zone de virage se situant autour du pKA.

À retenir

  • Ke = [H3O+][HO−] = 1,0 × 10−14 à 25 °C.
  • KA = ; pKA = −log KA.
  • pH = pKA + log().
  • pH < pKA : AH prédomine ; pH > pKA : A− prédomine.
  • Acide fort : pH = −log c ; base forte : pH = 14 + log c (25 °C).

Et maintenant, à toi !

Vérifie que tu as compris avec les exercices, puis révise avec la fiche.

Faire les exercicesVoir la fiche

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