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Le pH d'une solution de sels est déterminé grâce à ses composants anions et cations. Les sels qui contiennent des anions de pH-neutre et des cations produisant les ions hydronium forment une solution dont le pH est inférieur à 7. Par exemple, dans une solution de nitrate d'ammonium (NH4NO3), les ions NO3− ne réagissent pas avec l'eau alors que les ions NH4+ produisent les ions hydronium qui rendent la solution acide. En revanche, les sels qui contiennent des cations de pH-neutre et des anions produisant les ions hydroxyde forment une solution dont le pH est supérieur à 7. Par exemple, dans une solution de fluorure de sodium (NaF), le Na+ est de pH neutre, mais le F- produit les ions hydroxyde et forme la solution basique. Les contre-ions d'un acide fort ou d'une base forte sont de pH-neutre et les sels formés par de tels contre-ions forment une solution neutre avec un pH égal à 7. Par exemple, dans KBr, le cation K+ est inerte et n'influence pas le pH. L'ion bromure est la base conjuguée d'un acide fort, et la force de sa base est donc négligeable (pas d'ionisation de la base notable). La solution est neutre.
Certains sels contiennent à la fois un cation acide et un anion basique. L'acidité ou la basicité globale d'une solution est déterminée par la force relative du cation et de l'anion, qui peuvent être comparées à l'aide de Ka et de Kb. Par exemple, dans NH4F, l'ion NH4+ est acide et l'ion F− est basique (base conjuguée de l'acide faible HF). En comparant les deux constantes d'ionisation : Ka de NH4+ est de 5,6 × 10−10 et le Kb de F− est de 1,6 × 10−11, de sorte que la solution est acide, puisque Ka > Kb.
Calcul du pH d'une solution de sel acide
L'aniline est une amine utilisée pour fabriquer des colorants. Elle est isolée sous forme de chlorure d'anilinium [C6H5NH3+]Cl, un sel préparé par la réaction de la base faible aniline et de l'acide chlorhydrique. Quel est le pH d'une solution 0,233 M de chlorure d'anilinium ?
Le Ka de l'ion anilinium est déduit à partir du Kb de sa base conjuguée, l'aniline:
À l'aide des informations fournies, un tableau ICE est préparé pour ce système :
| C6H5NH3+ (aq) | H3O+ (aq) | C6H5NH2 (aq) | |
| Concentration initiale (M) | 0,233 | ~0 | 0 |
| Changement (M) | −x | +x | +x |
| Concentration à l'équilibre (M) | 0,233 − x | x | x |
Remplacer ces termes de concentration à l'équilibre dans l'expression de Ka donne
En supposant que x << 0,233, l'équation est simplifiée et résolue pour trouver x :
Le tableau ICE définit x comme étant la molarité en ions hydronium, et le pH est donc calculé comme
Hydrolyse de [Al(H2O)6]3+
Calculer le pH d'une solution de chlorure d'aluminium de 0,10 M qui se dissout complètement pour donner l'ion d'aluminium hydraté [Al(H2O)6]3+ en solution.
L'équation de la réaction et de Ka sont les suivantes :
Un tableau ICE avec les informations fournies est
| Al(H2O)63+ (aq) | H3O+ (aq) | Al(H2O)5(OH)2+ (aq) | |
| Concentration initiale (M) | 0,10 | ~0 | 0 |
| Modifier (M) | −x | +x | +x |
| Concentration à l'équilibre (M) | 0,10 − x | x | x |
Remplacer les expressions des concentrations à l'équilibre dans l'équation de la constante d'ionisation donne :
En supposant que x << 0,10 et en résolvant l'équation simplifiée, vous obtenez :
Le tableau ICE définit x comme étant égal à la concentration en ions hydronium, le pH calculé est donc à 2,92 et la solution est acide.
Ce texte est adapté de Openstax, Chimie 2e, Section 14.4 : Hydrolyse des sels.
Les solutions salines peuvent être acidiques, basiques ou neutres. Les ions individuels peuvent être examinés pour déterminer si le pH de sa solution sera inférieur, supérieur, ou égal à sept. Sels contenant des cations et des anions au pH neutre forment des solutions neutres.
Ces sels sont composés des contre-ions d'un acide fort et une base forte. Une solution aqueuse pure de nitrate de potassium aura un pH de 7, car ni potassium ni nitrate possède des propriétés acidiques ou basiques. Les sels contenant un cation ce qui est le contre-ion d'une base faible et d'un anion ce qui est le contre-ion d'un acide fort auront un pH inférieur à 7.
Dans une solution de bromure d'ammonium, les ions bromure ont un pH neutre, tandis que les ions ammonium sont acidiques et donnent des protons aux molécules d'eau. Les sels contenant un cation ce qui est le contre-ion d'une base forte et d'un anion ce qui est le contre-ion d'un acide faible auront un pH supérieur à 7. Dans une solution d'acétate de sodium, les ions sodium ont un pH neutre, tandis que les ions acétate sont basiques et acceptent les protons des molécules d'eau.
Certains sels contiennent un cation et un anion qui sont respectivement des contre-ions d'un acide faible et d'une base faible. La solution sera acidique si le Ka du cation est plus grand que le Kb de l'anion;basique si le Kb de l'anion est plus grand que le Ka du cation;ou neutre si le Ka et le Kb sont égaux. Dans une solution de nitrite d'ammonium, le Ka pour l'ammonium est supérieur au Kb pour les ions nitrite;par conséquent, la solution sera acidique.
Le pH exact d'une solution saline contenant un ion acidique ou basique peut être déterminé utilisant la constante de dissociation de l'acide conjugué ou base de cet ion. Le pH du cyanure de sodium de 0, 35 molaire peut être déterminé en calculant le Kb de cyanure à partir du Ka de son acide conjugué acide cyanhydrique et mise en place d'une table ICE pour déterminer la concentration d'équilibre. Les cations sodium ne réagissant pas avec l'eau, ils n'affectent pas le pH et peuvent être omis.
En revanche, les ions cyanure acceptent les protons des molécules d'eau et générent des ions hydroxyde. Le Kb pour les ions cyanure peut être déterminé en utilisant l'équation Ka fois Kb est égal à Kw.Comme le Ka de l'acide cyanhydrique est de 4, 90 10⁻¹⁰, le Kb pour les ions cyanure est de 2, 04 10⁻⁵. Le Kb est égal à la concentration d'acide cyanhydrique multiplié par la concentration d'ions hydroxyde divisé par la concentration d'ions cyanure.
Une table ICE peut être construite pour exprimer les concentrations initiale et d'équilibre. En substituant les concentrations d'équilibre dans l'expression, Kb est égal à x fois x divisé par 0, 35, qui peut être vérifié ultérieurement par la règle des 5%En résolvant l'équation, x est égal à 2, 7 10⁻³ molaire. Comme x n'est que 0, 77%de 0, 35 M, l'approximation 0, 35 moins x est égal à 0, 35 est valide.
Le pOH de la solution peut être calculé en prenant le log négatif de 2, 7 10⁻³ M, qui est égal à 2, 57. Le pH de la solution est déterminé en utilisant l'équation pH plus pOH est égal à 14;par conséquent, le pH de cette solution de cyanure de sodium est de 11, 43.
