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Les formules de calcul du pH

Calcul du pH en fonction de la concentration C de l'acide ou de la base et, dans le cas des espèces faibles, de leur constante d'acidité pKa. Ces formules ont été établies en effectuant les approximations usuelles (solutions suffisamment concentrées pour ne pas tenir compte de l'autoprotolyse de l'eau, concentrations à la place des activités...). Le domaine de validité est donc de l'ordre 10-6 à 10-1 mol·L-1.
⭐ La formule du pH à retenir : pH = - log ([H3O+])

pH des solutions d'acides forts

Les acides forts (HCl, HNO3, etc.) sont totalement dissociés dans l'eau.
Tableau d'avancement pour un acide fort AH de concentration CA :

AH + H2O → A- + H3O+
A t = 0 CA   Excès 0   0
A t final 0   Excès CA CA

Le pH des solutions d'acides forts s'écrit :

pH = - log [H3O+] = - log CA

pH des solutions de bases fortes

Les bases fortes (NaOH, KOH, etc...) sont totalement dissociées dans l'eau.
Tableau d'avancement pour une base forte BOH de concentration CB :
BOH → B+ + OH-
A t = 0 CB   0   0
A t final 0   CB CB

Dans le cas des bases fortes, la formule de pH s'écrit :

pH = 14 + log CB

pH d'acides et de bases faibles

Ces relations sont valables si la dissociation est faible (Concentration très supérieure à Ka)

Pour un acide faible de concentration CA:
pH = 1/2 (pKa - log CA)

Pour une base faible de concentration CB:
pH = 7 + 1/2(pKa + log CB)

pH d'une solution de sels d'acides et de bases faibles

C'est par exemple le cas d'une solution préparée à partir d'acétate d'ammonium de formule CH3COONH4.

Pour ces solutions composées de sels d'acide faible et base faible, les concentrations sont équimolaires et le pH est donné par la relation:

pH = 1/2(pKa1 + pKa2).
Notez que le résultat dépend uniquement des pKa et non de la concentration de la solution

Infographie à télécharger des formules de pH

Infographie à télécharger avec les formules de calcul du pH Electrode de verre

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