Chimie 5:
Chimie des solutions
Autoprotolyse

1. Autoprotolyse

Une autoprotolyse est une réaction de transfert de proton entre deux molécules identiques, l'une jouant le rôle d'acide (au sens de Brönsted) et l'autre celui de base.

L'autoprotolyse est une réaction de type acido-basique, au cours de laquelle une espèce au caractère ampholyte réagit sur elle-même, d'où le préfixe auto .

Si on note cette espèce amphotère AH, alors

AH se comporte comme un acide et libère un proton H+ :

AH H⁺ + A^-

AH se comporte comme une base et accepte un proton H+ :

AH + H⁺ AH₂⁺

L'équation chimique d'une autoprotolyse est donc de la forme générale :

2 HA AH₂⁺ + A^-

2. L'autoprotolyse de l'eau

L'eau est une espèce amphotère, alors:

H₂O se comporte comme un acide et libère un proton H+ :

H₂O H⁺ + HO^-

H₂O se comporte comme une base et accepte un proton H+ :

H₂O + H⁺ H₃O⁺

Les ions HO^- et H₃O⁺ ainsi formés sont i mmédiatement solvatés et hydratés. On rappelle que la solvatation est la dissolution d'un composé chimique dans un solvant.

L'équation chimique de l'autoprotolyse de l'eau est est donc:

2 H₂O H₃O⁺ + HO^-

H₃O⁺ est appelé ion hydronium ou oxonium .
HO^- l'ion hydroxyde .

3. Le produit ionique de l'eau:

K_e = [HO^-] · [H₃O⁺] = 1.0 × 10^-14         (à 25 °C)

4. Autre expression du produit ionique de l'eau:

Avec les deux demi-réactions suivantes:

HA + H₂O H₃O⁺ + A^-
A^- + H₂O AH + HO^-

Nous aurons:

Ka = [H₃O⁺][A^-]/[HA]
Kb = [AH^-][HO^-] /[A^-]

D'où : Ka x Kb = [H₃O⁺][HO^-] = Ke .

On retient:

Ka x Kb = Ke , ou pKa + pKb = 14