Autoprotolyse

Une 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 généraleModifier

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 AH :

  • AH se comporte comme un acide et libère un proton H+ :  
  • AH se comporte comme une base et accepte un proton H+ :  

L'équation chimique d'une autoprotolyse est donc de la forme générale :  

Autoprotolyse de l'eauModifier

 
Évolution du produit ionique de l'eau en fonction de la température, à la pression de 25 MPa.
 
Évolution du produit ionique de l'eau en fonction de la pression, à la température de 25 °C.

L'eau se comporte comme un acide :

 

L'eau se comporte comme une base :

 

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

 

Constante d'équilibre : produit ionique de l'eauModifier

La constante d'équilibre de cette réaction est appelée « produit ionique de l'eau » et notée Ke.

Ke=[H3O+(aq)]·[HO(aq)]

À 25 °C, Ke vaut 10−14.

Pour l'eau pure, on en déduit [H3O+(aq)] = [HO(aq)] = 10−7 mol/l, d'où son pH :

pH = –log [H3O+(aq)] = 7.

C'est pourquoi le pH de la neutralité est fixé à 7.

Autres espèces amphotèresModifier

Autoprotolyse de l'ammoniac :

 

Autoprotolyse de l'ion hydrogénocarbonate :

 

Notes et référencesModifier

  1. (en) « Autoprotolysis », Compendium of Chemical Terminology [« Gold Book »], IUPAC, 1997, version corrigée en ligne :  (2006-), 2e éd.