Chimie 5:
Chimie des solutions
Loi d'Ostwald

1. Loi d'Ostwald

Il existe une loi de dilution appelée loi d'Ostwald . Elle énonce que dans une solution très diluée la dissociation est toujours totale.

Autrement dit, plus une molécule est diluée plus sa réaction avec l'eau est complète. Et même et surtout pour une espèce faible.

1. Un acide faible

Un acide faible noté AH réagit avec de l'eau de la manière suivante :

On pose [AH]o = C, et [H3O+] = [A-] = y avec y = α C où α est le coefficient de dissociation .

On obtient alors la constante d’acidité Ka :

Ka = y²/ (C – y) = C α / (1 - α )

α tend vers 1 si et seulement si le rapport Ka/C augmente, or Ka est une constante. Donc la dissociation de l’acide augmente si C diminue, donc avec la dilution.

À C fixée, la dissociation augmente avec la constante Ka, or pKa = - log (Ka) donc plus l'acide est fort, plus il est dissocié dans l’eau.

2. Une base faible

Une base faible, notée B- , réagit avec l'eau de la manière suivante :

On pose [B-]o = C, et [OH-] = [BH] = y avec y = C β, où β est le coefficient de protonation.

Comme avant, on obtient : Kb = y²/(C – y) = βC/(1 - β)

De même, β tend vers 1 si et seulement si Kb/C augmente, or Kb est une constante, donc la base est d’autant plus protonée qu’elle est diluée.

La protanation est l'action de fixer un proton (ou un ion H+). C'est l'inverse de la dilution dans une réaction acido-basique.

2. L'approximation Ka/C = 1%

• Si α grand (tends vers 1) → Ka/C croit → C diminue → l'approximation C >> y n'est pas valable .

• α faible (tends vers 0) → Ka/C decroit → C augmente → l'approximation C >> y est valable .

On fixe Ka/C = 1%

• Ka/C > 1% → l'approximation C >> y n'est pas valable.

• Ka/C ≤ 1% → l'approximation C >> y est valable.