Autoprotolyse

L'autoprotolyse est une réaction de transfert de proton entre deux molécules identiques, l'une jouant le rôle d'acide au sens de Brønsted et l'autre celui de base^[1].

Écriture générale[modifier | modifier le code]

L'autoprotolyse est une réaction de type acido-basique au cours de laquelle une espèce au caractère amphotère (on dit également un ampholyte) réagit sur elle-même (d'où le préfixe auto-). Si on note cette espèce amphotère HA :

• HA se comporte comme un acide et libère un proton H⁺ : ${\displaystyle \mathrm {HA\longrightarrow H^{+}+A^{-}} }$
• HA se comporte comme une base et accepte un proton H⁺ : ${\displaystyle \mathrm {HA+H^{+}\longrightarrow H_{2}A^{+}} }$

L'équation chimique d'une autoprotolyse est donc de la forme générale : ${\displaystyle \mathrm {HA+HA\rightleftharpoons A^{-}} +\mathrm {H_{2}A^{+}} ~}$

Autoprotolyse de l'eau[modifier | modifier le code]

L'eau se comporte comme un acide et libère un proton H⁺:

${\displaystyle \mathrm {H_{2}O\longrightarrow H^{+}+OH^{-}} }$

L'eau se comporte comme une base et accepte un proton H⁺:

${\displaystyle \mathrm {H_{2}O+H^{+}\longrightarrow H_{3}O^{+}} }$

Les ions OH⁻ et H₃O⁺ ainsi formés sont immédiatement solvatés (hydratés). On écrit donc :

${\displaystyle \mathrm {2~H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons H_{3}O_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}} }$

Constante d'équilibre : produit ionique de l'eau[modifier | modifier le code]

La constante d'équilibre de cette réaction est également appelée « produit ionique de l'eau » et notée K_e :

K_e = [H₃O⁺(aq)] · [OH⁻(aq)]

À 25 °C, K_e vaut 10⁻¹⁴.

Pour de l'eau pure, on en déduit que :

[H₃O⁺(aq)] = [OH⁻(aq)] = 10⁻⁷ mol/L,

d'où son pH :

pH = –log [H₃O⁺(aq)] = 7.

C'est pourquoi le pH de la neutralité de l'eau à la température de 25 °C est fixé à 7.

En fait, il est plus exact de travailler avec des activités et non des concentrations, mais on peut faire l'hypothèse que les concentrations sont suffisamment diluées pour justifier l'approximation suivie.

Autres espèces amphotères[modifier | modifier le code]

Autoprotolyse de l'ammoniac :

${\displaystyle \mathrm {2~NH_{3(aq)}\rightleftharpoons NH_{4(aq)}^{+}+NH_{2(aq)}^{-}} }$

Autoprotolyse de l'ion hydrogénocarbonate :

${\displaystyle \mathrm {2~HCO_{3(aq)}^{-}\rightleftharpoons H_{2}CO_{3(aq)}+CO_{3(aq)}^{2-}} }$

Notes et références[modifier | modifier le code]

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