Imagine que tu fasses bouillir de l'eau pour des pâtes. Lorsque tu verses le sel et que tu remues, le sel commence à disparaître. En fait, il ne disparaît pas vraiment , il se dissocie (c'est-à-dire qu'il se décompose en ses ions). Cependant, si tu faisais accidentellement bouillir complètement l'eau (par exemple, tu étais trop occupé à étudier et tu as oublié), le sel réapparaîtrait.
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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.
Ces réactions de dissociation sont réversibles, ce qui signifie que l'espèce d'origine peut être restaurée. Par exemple, vois la dissociation ci-dessous du dimère de Gomberg :
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) :
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).
La dissociation de l'acide peut s'écrire de deux façons. 1) L'eau est inclusePour une dissociation générale :$$HA_{(aq)} + H_2O_{(l)} \rightleftharpoons H_3O^+_{(aq)} + A^-_{(aq)}$$Où HA est notre acide et A- notre base conjuguéeL'équation pourKa est :$$K_a=\frac{[H_3O^+][A^-]}{[HA]}$$.
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.
2) L'eau est excluePour une dissociation générale :$$HA_{(aq)} \rightleftharpoons H^+_{(aq)} + A^-_{(aq)} L'équation pourKa est :$$K_a=\frac{[H^+][A^-]}{[HA]}$Ka mesure la force d'un acide. Plus leKa est grand, plus l'acide est fort, car la concentration en ions H+/H3O+ est plus élevée.
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 :
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:
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 :$$K_w=[OH^-][H^+]$$Où [OH-] est la concentration de l'ion hydroxyde et [H+] est la concentration de l'ion hydrogèneLa valeur de Kw dépend de la température. La valeur standard (à température ambiante, soit ~25°C) est de 1,00-10-14.Voici un tableau desvaleurs de Kw en fonction de la température :
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 :
$$K_d=\frac{[A]^a[B]^b}{[A_aB_a]}$$
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
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Questions fréquemment posées en Constante de dissociation
Qu'est-ce que la constante de dissociation?
La constante de dissociation (Kd) est une valeur qui mesure la propension d'un composé à se dissocier en ses composants ioniques en solution.
Comment calculer la constante de dissociation?
Pour calculer la constante de dissociation, utilisez la formule Kd = [produits] / [réactifs], où les concentrations sont à l'équilibre.
Quelle est l'importance de la constante de dissociation?
La constante de dissociation est importante car elle indique la stabilité d'un complexe chimique en solution, influençant la réactivité et les interactions moléculaires.
Quelle est l'unité de la constante de dissociation?
L'unité de la constante de dissociation dépend de la dissociation du composé ; généralement, elle peut être en mol/L pour des réactions de type acide-base.
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