À quoi sert ce calculateur
Le calculateur de pH d'une base faible estime le pH, le pOH et la concentration en ions hydroxyde d'une solution de base faible lorsque vous connaissez sa constante de basicité (Kb) et sa concentration molaire initiale (C). Les bases faibles comme l'ammoniac, la méthylamine ou la pyridine ne s'ionisent que partiellement dans l'eau : il faut donc passer par une expression d'équilibre pour savoir à quel point la solution est réellement basique.
Comment l'utiliser
Saisissez la valeur du Kb de la base (par exemple \(1{,}8\times10^{-5}\) pour l'ammoniac) ainsi que la concentration initiale en moles par litre. Le calculateur vous renvoie la concentration en ions hydroxyde \([\text{OH}^-]\), le pOH et le pH final. Tous les résultats supposent une température de 25 °C, où la constante d'autoprotolyse de l'eau impose \(\text{pH} + \text{pOH} = 14\).
La formule expliquée
Pour une base faible B qui réagit selon \(\text{B} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{BH}^+ + \text{OH}^-\), la constante d'équilibre vaut \(\text{Kb} = \frac{[\text{BH}^+][\text{OH}^-]}{[\text{B}]}\). Lorsque l'ionisation reste faible, on a \([\text{BH}^+] \approx [\text{OH}^-] = x\) et \([\text{B}] \approx C\), d'où \(\text{Kb} \approx \frac{x^2}{C}\). En isolant \(x\), on obtient l'approximation par la racine carrée $$[\text{OH}^-] = \sqrt{\text{Kb}\cdot C}$$ On en déduit ensuite $$\text{pOH} = -\log[\text{OH}^-]\quad\text{puis}\quad \text{pH} = 14 - \text{pOH}$$
Exemple détaillé
Pour de l'ammoniac à 0,1 M avec \(\text{Kb} = 1{,}8\times10^{-5}\) : $$[\text{OH}^-] = \sqrt{1{,}8\times10^{-5} \times 0{,}1} = \sqrt{1{,}8\times10^{-6}} \approx 1{,}342\times10^{-3}\ \text{mol/L}$$ Le \(\text{pOH} = -\log(1{,}342\times10^{-3}) \approx 2{,}87\), donc \(\text{pH} = 14 - 2{,}87 \approx 11{,}13\) — soit une solution modérément basique.
Questions fréquentes
Quand l'approximation est-elle fiable ? Elle est valable lorsque la base est faible et que la concentration n'est pas trop faible, de sorte que \(x\) reste très petit devant \(C\) (généralement moins de ~5 %).
Puis-je utiliser le Ka à la place du Kb ? Effectuez la conversion avec \(\text{Kb} = \frac{\text{Kw}}{\text{Ka}} = \frac{1{,}0\times10^{-14}}{\text{Ka}}\), puis saisissez ce Kb ici.
Pourquoi le pH est-il supérieur à 7 ? Les bases libèrent un excès d'ions hydroxyde, ce qui abaisse le pOH et fait grimper le pH au-dessus de la valeur neutre de 7.
