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Déterminer le pH d'une pluie acide Méthode

Sommaire

1Rappeler l'expression du pH d'une solution en fonction du pK_A 2Relever la concentration en dioxyde de carbone dissous 3Relever la concentration en ion hydrogénocarbonate 4Effectuer l'application numérique

Le pH d'une eau de pluie "propre" est légèrement acide. Cette acidité naturelle est due pour l'essentiel au dioxyde de carbone dissous, noté \ce{CO2,H2O}\left(aq\right). Il forme, avec l'ion hydrogénocarbonate, le couple acido-basique \ce{CO2,H2O}\left(aq\right)/\ce{HCO3-}\left(aq\right). À l'aide des concentrations dans les eaux de pluies de ces deux espèces et de leur pK_A, on en déduit le pH.

Un eau de pluie récoltée possède une concentration en dioxyde de carbone dissous \ce{CO2,H2O}\left(aq\right) de 1{,}2 \times10^{-5} mol.L-1 et une concentration en ions hydrogénocarbonate \ce{HCO3-}\left(aq\right) de 8{,}0 \times10^{-7} mol.L-1. Déterminer le pH de cette eau de pluie.

Donnée : pK_A\left(\ce{CO2,H2O}\left(aq\right)/\ce{HCO3-}aq\right)=6{,}4

Etape 1

Rappeler l'expression du pH d'une solution en fonction du pK_A

On rappelle l'expression du pH d'une solution d'acide/base en fonction du pK_A de la solution et des concentrations en acide et en base présentes :

pH=pK_A+log\left(\dfrac{\left[ \ce{A-} \right]}{\left[ AH \right]}\right)

Avec :

  • \left[ AH \right] la concentration de l'espèce sous sa forme acide, en mol.L-1
  • \left[ A^- \right] la concentration de l'espèce sous sa forme basique, en mol.L-1

L'expression du pH d'une solution d'acide/base en fonction du pK_A de la solution et des concentrations en acide et en base présentes est :

pH=pK_A+log\left(\dfrac{\left[ \ce{A-} \right]}{\left[ AH \right]}\right)

Etape 2

Relever la concentration en dioxyde de carbone dissous

On relève dans l'énoncé la concentration en dioxyde de carbone dissous \ce{CO2,H2O}\left(aq\right). Elle s'exprime en mol.L-1.

La concentration en dioxyde de carbone est :

\left[ \ce{CO2,H2O}\left(aq\right) \right]=1{,}2 \times10^{-5} mol.L-1

Etape 3

Relever la concentration en ion hydrogénocarbonate

On relève dans l'énoncé la concentration en ion hydrogénocarbonate \ce{HCO3-}\left(aq\right). Elle s'exprime en mol.L-1.

La concentration en ion hydrogénocarbonate est :

\left[ \ce{HCO3-}\left(aq\right) \right]=8{,}0 \times10^{-7} mol.L-1

Etape 4

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique et on obtient le pH de l'eau de pluie.

On a donc :

pH=pK_A+log\left(\dfrac{\left[ \ce{HCO3-} \right]}{\left[ \ce{CO2,H2O} \right]}\right)

pH=6{,}4+log\left(\dfrac{8\times10^{-7} }{1{,}2 \times10^{-5}}\right)

pH=5{,}2