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Dans cet article, nous allons découvrir les différents types de constantes de dissociation: ce qu'elles sont, ce qu'elles signifient et comment les calculer
- Cet article traite de la constante de dissociation.
- Tout d'abord, nous définirons ce qu'est la constante de dissociation et ce qu'elle mesure.
- Ensuite, nous examinerons la constante de dissociation (Kd).
- Ensuite, nous aborderons la constante de dissociation de l'acide (Ka) et la constante de dissociation de la base (Kb) et nous verrons comment elles mesurent la force de leurs espèces respectives.
- Enfin, nous découvrirons la constante de dissociation de l'eau (Kw).
Définir la constante de dissociation
Une constante de dissociation est un type de constante d'équilibre qui mesure la tendance d'une espèce à se dissocier (se séparer) en composants plus petits.
Fig.1 - Le dimère de Gomberg se dissocie en deux moitiés
Lesconstantes de dissociation sont des constantes d'équilibre, elles nous indiquent donc quel "côté" de l'équilibre est favorisé. Si la constante de dissociation est grande (>1), cela signifie que les produits sont favorisés (c'est-à-dire que la dissociation est favorisée). En revanche, si la constante de dissociation est petite (<1), cela signifie que le réactif est favorisé (c'est-à-dire que l'espèce a tendance à ne pas se dissocier)Il existe plusieurs types de constantes de dissociation dont nous allons parler aujourd'hui. Il s'agit de : 1) La constante de dissociation générale : Kd. 2) La constante de dissociation de l'acide :Ka.3) La constante de dissociation de la base :Kb.4) La constante de dissociation de l'eau : Kw.
Constante de dissociation Kd
La constante de dissociation (Kd) mesure la tendance d'une espèce à se décomposer en ses composants.
Pour une dissociation générale :
$$A_aB_b \rightleftharpoons aA + bB$$.
La formule de la constante de dissociation est :
$$K_d=\frac{[A]^a[B]^b}{[A_aB_a]}$$
Où [A] est la concentration de l'espèce A, [B] est la concentration de l'espèce B, [AaBb] est la concentration de l'espèce AaBa, et Kd est la constante de dissociation.
La constante de dissociation peut être utilisée pour des choses comme la dissociation d'un complexe de coordination (composé avec un centre métallique lié à plusieurs autres espèces appelées ligands) ou la dissociation d'un sel.
Par exemple, voici la dissociation de [Ag(NH3)2]+ (un complexe de coordination) :
$$ Ag(NH_3)_2^+ \rightleftharpoons Ag^+ + 2NH_3$$$.
$$K_d=\frac{[Ag^+][NH_3]^2}{[Ag(NH_3)_2^+]}$$
Et voici la dissociation de NaCl (un sel) :
$$NaCl \rightleftharpoons Na^+ + Cl^-$$$
$$K_d=\frac{[Na^+][Cl^-]}{[NaCl]}$$
Constante de dissociation de l'acide
La constante de dissociation des acides (Ka) mesure la force d'un acide.
La base conjuguée est l'espèce qui résulte de la perte du proton de l' acide (et qui peut maintenant agir comme une base).
Où [H_3O^+] est la concentration de l'ion hydronium, [A-] est la concentration de la base conjuguée et [HA] est la concentration de l'acide.
Les liquides (et les solides) ne sont pas inclus dans les constantes d'équilibre, donc l'eau est exclue.
Fig.2 - Comparaison de la dissociation d'un acide fort et d'un acide faible
Ici, la concentration (notre axe des ordonnées) est mesurée en molarité (moles/litre).
Les acides faibles ont tendance à ne se dissocier que partiellement, ce qui signifie que la concentration de ces ions est plus faible que celle des acides plus forts.
Le pH est égal à -log[H+] ou -log[H3O+], ce qui signifie qu'une plus grande concentration de ces ions indique un acide fort (un pH faible = très acide).
Le tableau ci-dessous présente quelques acides et leurs constantes de dissociation, de la plus forte à la plus faible :
| Nom de l'acide | ValeurKa |
| Acide hydro-iodique (HI) | 2x109 |
| Acide sulfurique (H2SO4) | 1x102 |
| Acide nitrique (HNO3) | 2.3x101 |
| Acide fluorhydrique (HF) | 6.3x10-4 |
| Acide nitreux (HNO2) | 5.6x10-4 |
| Acide formique (HCO2H) | 1.78x10-4 |
En général, les acides forts sont ceux qui ont unKa>1, car ils se dissocient complètement.
Constante de dissociation des bases
La constante de dissociation des bases (Kb) mesure la force d'une base
L'acide conjugué est l'espèce qui résulte du gain d'un proton par la base (et qui peut maintenant agir comme un acide).
Comme pour la constante de dissociation de l'acide, il y a deux façons de l'écrire :
1) L'eau est incluse
Pour une dissociation générale :
$$B_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons BH^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$.
Où B est notre base et BH+ notre acide conjugué.
L'équation deKb est la suivante :
$$K_b=\frac{[BH^+][OH^-]}{[B]}$$
Où [BH^+] est la concentration de l'acide conjugué, [OH-] est la concentration de l'ion hydroxyde et [B] est la concentration de la base.
2) L'eau est exclue
Pour une dissociation générale :
$$BOH_{(aq)} \rightleftharpoons B^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$$.
Où BOH est notre base et B^+ est l'acide conjugué.
L'équation deKb est la suivante :
$$K_b=\frac{[B^+][OH^-]}{[BOH]}$$
Comme pourKa, l'ampleur deKb détermine la force d'une base. Cependant, au lieu que la force provienne de la concentration de H+/H3O+, elle provient plutôt de la concentration de OH-.
Voici un tableau présentant quelques bases courantes et leurs valeurs deKb:
| Nom de la base | Valeur deKb |
| Hydroxyde de lithium (LiOH) | 2.29x100 |
| Hydroxyde de potassium (KOH) | 3.16x10-1 |
| Hydroxyde de sodium (NaOH) | 6.31x10-1 |
| Ammoniaque (NH3) | 1.77x10-5 |
| Hydroxyde d'ammonium (NH4OH) | 1.79x10-5 |
| Pyridine (C5H5N) | 1.78x10-9 |
Constante de dissociation de l'eau
La constante de dissociation de l'eau (Kw ) décrit la façon dont l'eau se dissocie en ses ions
| Température (°C) | Kw |
| 10 | 0.29x10-14 |
| 15 | 0.45x10-14 |
| 20 | 0.69x10-14 |
| 25 | 1.01x10-14 |
| 30 | 1.47x10-14 |
Sur cette base, nous pouvons constater qu'une augmentation de la température entraîne une augmentation de la dissociation
Kw et force acide/base
Pour toute paire acide/base :
$$K_a*K_b=K_w$$.
De ce fait, cela peut nous indiquer deux choses :
- Nous pouvons calculerKa lorsqu'on nous donneKb et vice versa.
- La force de l'acide et de la base conjuguée sont inversement liées.
Si un acide est très fort, cela signifie que sa base conjuguée sera faible et vice versa. Prenons l'exemple de l'acide iodhydrique (Ka=2x109) :
$$K_w=K_a*K_b$$.
$$K_b=\frac{K_w}{K_a}$$
$$K_b=\frac{1x10^{-14}}{2x10^9}$$
$$K_b=5x10^{-24}$$$
Par conséquent, la base conjuguée, l'iodure (I-) est une base très faible.
Constante de dissociation - Principaux enseignements
- Une constante de dissociation est un type de constante d'équilibre qui mesure la tendance d'une espèce à se dissocier (se séparer) en composants plus petits.
- La constante de dissociation (Kd) mesure la tendance d'une espèce à se diviser en ses composants.
- Pour une dissociation générale :
$$A_aB_b \rightleftharpoons aA + bB$$.
La formule de la constante de dissociation est :
$$K_d=\frac{[A]^a[B]^b}{[A_aB_a]}$$
- Pour une dissociation générale :
La constante de dissociation de l'acide (Ka) mesure la force d'un acide.
Pour une dissociation générale :$$HA_{(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + A^-_{(aq)}L'équation deKa est :$$K_a=\frac{[H^+][A^-]}{[HA]}$$.
La constante de dissociation des bases (Kb) mesure la force d'une base
- Pour une dissociation générale :
$$BOH_{(aq)} \rightleftharpoons B^+_{(aq)} + OH^-_{(aq)}$$$.
L'équation deKb est :
$$K_b=\frac{[B^+][OH^-]}{[BOH]}$$
- Pour une dissociation générale :
La constante de dissociation de l'eau (Kw) décrit la façon dont l'eau se dissocie en ses ions.
La réaction de dissociation est la suivante :$$H_2O \rightleftharpoons OH^- + H^+$$La formule de Kw est donc la suivante :$$K_w=[OH^-][H^+]$$
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