Constante d’équilibre d’une réaction
acido-basique :
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Nous avons vu que lors de la mise en solution d’un acide (ou d’une
base), cet acide (ou cette base) réagissait souvent avec le solvant eau. Ainsi,
nous avons vu au chapitre Réaction chimiques non totales qu’après
avoir mélangé 1,0.10-2 mol d’acide éthanoïque avec de l’eau de
manière à obtenir 1 L de solution, nous obtenions à l’équilibre 4,0.10-4
mol.L-1 d’ion H3O+, donc beaucoup plus les 10-7
mol.L-1 de l’eau neutre, et autant d’ion éthanoate CH3COO-.
Constante d’équilibre d’une réaction acido-basique :
L’étude des réactions acido-basiques entre un acide et une base
quelconque passe donc d’abord par l’étude des réactions entre un acide (ou une
base) quelconque, et la base (ou l’acide) que constitue le solvant eau. Cette étude
nous permettra ainsi de connaître avant toute chose les concentrations d’acide,
de base conjuguée de cet acide et d’ion H3O+ et OH-
en solution au début de la réaction.
La proportion d’acide dissocié est d’autant plus importante que
cet acide est moins faible, c'est-à-dire que son proton est plus labile. Pour déterminer
cette proportion, nous avons besoin d’une grandeur qui traduise le point auquel
la réaction de l’acide avec l’eau est favorisée vers la droite. Cette grandeur
est, naturellement, la constante de la réaction associée. Dans le cas
particulier d’une réaction acido-basique avec l’eau, cette constante de
réaction est appelée constante d’acidité
du couple acide-base, et elle est noté KA, elle ne dépend, comme
toute constante de réaction, que de la température.
Constante d’équilibre d’une réaction acido-basique :
Pour le couple acide éthanoïque/ion éthanoate CH3COOH/CH3COO-,
par exemple, cette constante vaut, à 298 °K :1,6.10-5, que l’on
préfère mettre en général sous la forme de la puissance de 10 associée, soit KA=10-4,8
(on trouve la valeur de cet exposant en prenant le logarithme décimal de 1,6.10-5).
Dans la pratique courante, on utilise, plus que KA un gradeur dérivé :
le pKA, défini comme :
pKA
= -log (K A)
Constante d’équilibre d’une réaction acido-basique :
L’écriture de KA sous forme de puissance de 10, permet
ainsi de passer plus simplement de KA à pKA.
On peut donc en conclure que, lors de la mise en solution d’acide éthanoïque
dans l’eau, il se produit la réaction d’équation chimique :
Constante d’équilibre d’une réaction acido-basique :
CH3COOH(aq)
+ H2O(l) = CH3COO-(aq) +
H3O+
Et qu’alors les concentrations en CH3COOH ;
CH3COO- et H3O+ à l’équilibre sont liées
par la relation :
Constante d’équilibre d’une réaction acido-basique :
([CH3COO-][
+ H3O+])/[ CH3COOH] = KA = 10-4,8
En règle générale, lors de la mise en solution d’un acide AH dans
l’eau, il se produit la réaction d’équation :
AH(aq)
+ H2O(l) = A-(aq) + H3O+
Et l’on a alors la relation entre les concentrations à l’équilibre :
([A-][H3O+])/[AH]
= KA
Dans le cas d’une base, on travaille parfois avec une grandeur
analogue : la constante de basicité KB associée à la réaction d’équation :
B(aq)
+ H2O = BH+(aq) + OH-(aq)
Et définie par :
KB
= ([BH+][OH-])/[B]
Rappelons qu’il s’agit des concentrations à l’équilibre, et qu’il
existe plusieurs jeux de valeurs de celle-ci vérifiant cette égalité. Le bon
jeu de valeurs sera fixé par les quantités de matière initiales des différentes
entités présentes dans le milieu réactionnel.