L'ionisation propre de l'eau
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• expliquer pourquoi l'eau pure conduit très faiblement le courant ;
• écrire l'équation de l'ionisation propre de l'eau ;
• utiliser le produit ionique de l'eau : [H3O+][OH-] = 10-14 à 25 °C ;
• reconnaître une solution acide, basique ou neutre d'après [H3O+] ou [OH-].
Prérequis : électrolyse, conductibilité, solution acide, solution basique.
Situation de départ
L'eau du robinet et les eaux minérales contiennent des ions : ce sont des solutions électrolytiques, elles conduisent le courant.
Qu'en est-il de l'eau fraîchement distillée, qui ne contient aucun soluté ?
I. L'ionisation propre de l'eau
1. Conductibilité de l'eau pure
On monte en série un générateur, un interrupteur, un milliampèremètre et un électrolyseur contenant de l'eau fraîchement distillée. À la fermeture du circuit, le milliampèremètre indique un courant très faible, mais pas nul.
L'eau pure contient donc des ions, en quantité très faible : des ions hydronium H3O+ et des ions hydroxyde OH-.
Ils proviennent d'un transfert d'ion H+ d'une molécule d'eau à une autre :
Une molécule d'eau joue le rôle d'acide (elle cède H+), l'autre joue le rôle de base (elle capte H+).
L'eau est donc à la fois un acide et une base : on dit que c'est un amphotère (ou un ampholyte).
2. Un état d'équilibre
L'ionisation de l'eau est très limitée par la réaction inverse, qui reforme l'eau :
Très vite, les concentrations de H3O+ et de OH- deviennent constantes : on a atteint un état d'équilibre. À l'échelle des molécules, les deux réactions continuent avec la même rapidité : c'est un équilibre dynamique.
À 25 °C, les mesures montrent que :
II. L'eau dans les solutions aqueuses
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