L'eau et l'environnement

Solubilité et pH

CO2 est un acide

Le CO2 aq est un diacide, il se dissocie en ions hydrogénocarbonate selon l'équation :

CO2 (aq) + H20 (l) <-> HCO3- (aq) + H+ (aq) (1)

Cette transformation est un équilibre et les 4 espèces coexistent.

L'ion hydrogénocarbonate est lui aussi un acide, il peut se dissocier en ions carbonate CO32-

L'équation de dissociation est :

HCO3- (aq) + H20 (l) <-> CO32- (aq) + H+ (aq) (2)

Constantes d'équilibre

L' équilibre (1) est géré par une constante d'équilibre définie par :

La constante Ka varie seulement avec la température. Elle est spécifique du couple acide/base soit ici CO2/HCO3-

De même l'équilibre (2) est géré par une constante d'équilibre définie par :

Le couple étant HCO3-/CO32-

Ka et pKa

Les valeurs des Ka étant souvent très faibles, on a l'habitude de donner plutôt les valeurs des pKa définis par :

pKa des couples

CO2/HCO3-

6,35

HCO3-/CO32-

10,3

pH et pKa

Lorsque les concentrations des 2 espèces autres que H+ d'un couple sont égales alors :

pH = pKa

Ainsi à pH = 10,3, une solution aqueuse contient autant d'ions HCO3- que d'ions CO32-

Diagramme de prédominance

Ce diagramme donne les concentrations des différente espèces, provenant du CO2 dissous, en fonction du pH.

Diagramme prédominance

pH et concentration

Le diagramme montre que la seule espèce présente dans l'eau de mer à pH compris entre 8 et 9 est l'ion hydrogénocarbonate.

La concentration en CO2 (aq) est alors très faible et inférieure à la solubilité. Il n'y a pas de dégazage.

Si on acidifie la solution, le pH diminue et [HCO3-] diminue tandis que [CO2 (aq)] croit. Quand la solubilité est atteinte, il y a dégazage.

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