Le pKa d'un couple acide base est défini par la relation suivante : pKa = - Log (Ka). Le pKa va permettre de déterminer la force d'un acide.
Lorsqu'une substance acide est mise en solution aqueuse, la constante d'équilibre prend une forme particulière. Les scientifiques ont donc élaboré une variante de la constante d'équilibre à appliquer dans cette situation : la constante d'acidité.
On utilise généralement le Pka plutôt que le Ka pour déterminer la force d'un acide. On remarque que plus l'acide est fort plus le pKa est petit. En effet, si celui est fortement dissocié, la concentration [AH] devient faible.
Comme pKa = -log(Ka), log(Ka) = -pKa.
log(Ke) = pKe. log([H3O+]) = pH.
Un acide A appartenant à un couple acide-base de pKa négatif sera donc totalement transformé en ions H3O+ : on dit qu'il s'agit alors d'un acide fort. Un acide A appartenant à un couple acide-base de pKa positif ne sera que partiellement transformé en ions H3O+ : on dit qu'il s'agit alors d'un acide faible.
Cette relation est valable à tout instant. La valeur de Ke dépend de la température : Ke = 10−14 à 25◦C.
L'unité de la constante de vitesse k peut être déterminée par une analyse dimensionnelle (la dimension d'une grandeur se note entre crochets). Ainsi, [k] = T-1 (T : symbole dimensionnel d'un temps).
On peut déterminer la valeur de k en effectuant une même réaction à différentes températures. On obtient ainsi une série de mesures rassemblant k = f(t). La méthode des vitesses relatives permet de déterminer l'ordre de réaction par rapport à chacun des réactifs.
Définition : Le produit ionique de l'eau est la constante d'équilibre associée à l'équation d'autoprotolyse de l'eau. Cette constante est notée Ke. La constante d'équilibre est indépendante de l'état initial (de la concentration initiale) et ne dépend que de la température.
pKA, = 15,75 (couple H,O/OH-).
Plus la valeur de pKa est faible, plus le Ka est grand, plus l'acide est fort.
Un acide A appartenant à un couple acide-base de pKa négatif sera donc totalement transformé en ions H3O+ : on dit qu'il s'agit alors d'un acide fort. Un acide A appartenant à un couple acide-base de pKa positif ne sera que partiellement transformé en ions H3O+ : on dit qu'il s'agit alors d'un acide faible.
On l'appelle point de demi-équivalence car il correspond à la situation dans laquelle la moitité de l'acide initialement présent a réagi avec HO- pour donner sa base conjuguée. On a alors égalité de concentration entre l'acide titré et sa base conjuguée, d'où pH=pKa .
En mathématiques, la fonction K est une généralisation de l'hyperfactorielle aux nombres complexes, similaire à la généralisation de la factorielle à la fonction gamma.
Définition : Le kelvin, unité de température thermodynamique du SI, est défini en prenant la valeur numérique fixée de la constante de Boltzmann, k, égale à 1,380 649 × 10–23 lorsqu'elle est exprimée en J·K–1, unité égale à kg·m2·s–2·K–1, le kilogramme, le mètre et la seconde étant définis en fonction de h, c et ΔνCs.
La température étant un facteur cinétique, si la vitesse dans un sens augmente davantage avec la température que celle dans l'autre sens , la valeur de K sera modifiée.
Les acides avec un pKa de valeur inférieure à −1,74 à 25 °C (pKa du cation hydronium H3O+) sont appelés acides forts et se dissocient presque intégralement dans les solutions aqueuses, et donc la concentration de l'espèce acide non dissociée devient indétectable.
pH = - log [H3O+]
où [H3O+] est la concentration molaire en ions oxonium H3O++ exprimée en moles par litre.
Une eau « neutre » possède un pH de 7 unités. Un pH inférieur à 7 indique que l'eau est acide alors qu'un pH supérieur à cette valeur indique qu'il s'agit d'une eau alcaline. La baisse d'une unité de pH implique que l'acidité est multipliée par un facteur 10.
Le pH initial de la solution est pHinitial = pKa – log ([acide]/[base]) = 4.75 – log (1/1) = 4.75. Le nouveau pH sera : pH = pKa – log ( 1.1 / 0.9 ) = 4.75 – 0.09 = 4.66 Le pH n'aura varié que de 0.09 unité.
1.3.
- Si pH = pKa, [A−]f = [AH]f : les espèces acide et basique ont la même concentration en solution. - Si pH <pKa, [A−]f < [AH]f : l'espèce acide prédomine. - Si pH >pKa, [A−]f > [AH]f : l'espèce basique prédomine.