Calcul du pH et concentration ionique

Calcul du pH et de la concentration ionique

Comprendre le Calcul du pH et de la concentration ionique

On dispose d’une solution aqueuse d’acide chlorhydrique HCl, un acide fort, à une concentration de 0.005 M.

L’acide chlorhydrique se dissocie complètement dans l’eau selon l’équation :

\[ \text{HCl}_{(\text{aq})} \rightarrow \text{H}^{+}_{(\text{aq})} + \text{Cl}^{-}_{(\text{aq})} \]

Questions:

1. Calcul du pH de la solution

a. Calculez la concentration des ions hydrogène \([H^+]\) dans la solution.
b. Déduisez le pH de la solution.

2. Effet de la dilution
Supposons que la solution initiale soit diluée pour obtenir un volume final de 500 mL, avec une concentration finale de 0.001 M.
a. Calculez le nouveau pH de la solution après dilution.
b. Comment la dilution affecte-t-elle le pH de la solution?

3. Relation entre pH et pOH

a. Sachant que \(pH + pOH = 14\) à \(25^\circ C\), calculez le pOH de la solution diluée.
b. En déduire la concentration des ions hydroxyde \([OH^-]\) dans la solution diluée.

Correction : Calcul du pH et de la concentration ionique

1. Calcul du pH de la solution

a. La concentration des ions hydrogène \([H^+]\)

La concentration des ions hydrogène \([H^+]\) dans la solution d’HCl est égale à la concentration de l’HCl, car HCl est un acide fort et se dissocie complètement dans l’eau. Donc,

\[ [H^+] = 0.005\,M \]

b. Le pH est calculé en utilisant la formule

Le pH est calculé en utilisant la formule

\[ pH = -\log_{10} [H^+] \].

Remplaçons \([H^+]\) par \(0.005\,M\):

\[ pH = -\log_{10}(0.005) \]

Calculons ce pH.

\[ pH = -\log_{10}(0.005) \approx 2.3 \]

Le pH de la solution d’acide chlorhydrique est donc d’environ 2.3, ce qui indique une solution fortement acide.

2. Effet de la dilution

a. Après dilution

Après dilution, la concentration de \(H^+\) est de 0.001 M. Le pH de la solution diluée se calcule comme suit:

\[ pH = -\log_{10}(0.001) \] \[ pH = -\log_{10}(0.001) \approx 3 \]

La dilution augmente donc le pH de la solution, la rendant moins acide.

b. La dilution diminue la concentration des ions \(H^+\)

La dilution diminue la concentration des ions \(H^+\), ce qui entraîne une augmentation du pH. Cela illustre le concept que diluer une solution acide la rend moins acide.

3. Relation entre pH et pOH

a. Pour la solution diluée, avec un pH de 3

Pour la solution diluée, avec un pH de 3, calculons le pOH:

\[ pH + pOH = 14 \] \[ pOH = 14 – pH \] \[ pOH = 14 – 3 = 11 \]

b. La concentration des ions hydroxyde \([OH^-]\)

La concentration des ions hydroxyde \([OH^-]\) se trouve avec la relation:

\[ [OH^-] = 10^{-pOH} = 10^{-11} \]

Calculons cette concentration.

\[ [OH^-] = 10^{-11}\,M \]

La concentration des ions hydroxyde dans la solution diluée est donc de \(10^{-11}\,M\), ce qui est très faible, reflétant le caractère acide de la solution.

Explications supplémentaires:

  • pH et pOH :

Ces valeurs sont utilisées pour mesurer l’acidité ou la basicité d’une solution. Un pH inférieur à 7 indique une solution acide, tandis qu’un pH supérieur à 7 indique une solution basique. Le pOH fonctionne de manière similaire pour les bases.

  • Dilution :

Diluer une solution diminue sa concentration sans changer la quantité de soluté. Cela affecte directement le pH en modifiant la concentration des ions en solution.

Relation entre pH, pOH, et \(K_w\) :

La relation \(pH + pOH = 14\) est valable à \(25^\circ C\) et reflète le produit ionique de l’eau \(K_w\), qui est \(1.0 \times 10^{-14}\,M^2\) à cette température.

Calcul du pH et de la concentration ionique

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