Constante d'acidité Ka et pKa
Définition : Constante d'acidité Ka
La constante d'acidité
d'un couple acido-basique
est la constante d'équilibre associée à l'équation chimique.
Cette équation chimique est associée à la réaction de l'acide
avec l'eau.
D'après la définition d'une constante d'équilibre, on a :
Réactifs :
Produits :
et
L'eau joue le rôle de solvant (ce n'est pas une espèce aqueuse indiquée par le symbole
) donc on lui attribue une concentration hypothétique égale à 1. Tous les coefficients stœchiométriques sont égaux à 1 :
Cette constante d'équilibre appelée
correspond strictement à l'équation chimique ci-dessus.
A chaque couple acide/base on associe donc une constante d'équilibre
avec
Les valeur de
sont connues et répertoriées pour tous les couples acide/base
Complément : Constante de dissociation de l'eau Ke
La constante
est un cas particulier de
.
En effet si on considère le couple acide/base
La réaction de l'acide
du couple
avec l'eau donne :
: la constante d'équilibre de cette réaction est
.
Donc
L'eau joue le rôle de solvant
(voir définition autoprotolyse de l'eau).
Conclusion : Pour le couple
Échelle des pKa
On définit
donc
Les valeurs de
sont comprises dans l'intervalle
Plus la valeur de
est petite, plus l'acide du couple
est fort.
Plus un acide est fort plus il sera dissocié dans l'eau. La quantité de
et
augmente en accord avec la réaction :
Exemple :
Considérons les couples acide/base suivants :
acide nitreux / ion nitrite
phénol / ion phénolate
Si on considère une concentration apportée en acide
pour les 2 acides de ces couples
On observe couple
couple
Le pH le plus élevé (solution la moins acide) est observé pour le couple qui possède le
le plus élevé.
Ceci s'explique en considérant les valeurs des constantes d'équilibre
de ces 2 couples
Données : couple
couple
Pour le couple qui possède la plus grande valeur de
on observera une dissociation plus importante de l'acide donc une concentration plus importante en
. Cette augmentation de la concentration en
entraîne une diminution du pH.
On observe couple
couple
Comme
quand
augmente
augmente donc pH diminue.
Toutes ces informations sont résumées dans le tableau suivant :
Les valeurs limites de
sont observées pour les couples de l'eau :
Couple
Couple
Pour ce dernier couple la réaction de l'acide sur l'eau donne :
Cette réaction correspond à l'autoprotolyse de l'eau et sa constante d'équilibre est
Donc pour le couple
Attention :
Dans le cas d'un acide fort ou d'une base forte, pour le couple acide/acide base il n'y aura pas de
associé car la réaction est totale, on n'observe pas d'équilibre (donc pas de constante d'équilibre).
