Comprendre l'équilibre entre les ions hydronium (H₃O⁺) et hydroxyde (OH⁻) est essentiel pour des calculs précis du pH en chimie aqueuse.

L'eau (H₂O) est un solvant polaire qui peut se lier de manière transitoire à un proton (H⁺), formant l'ion hydronium. Dans les solutions acides, [H₃O⁺] domine [OH⁻] et leur produit est fixé par la constante de dissociation de l'eau.

Constante du produit ionique pour l'eau (Kₑₐ)

A 25°C la constante de dissociation de l’eau est :
Kw=1,0×10⁻¹⁴=[H₃O⁺][OH⁻]

Cette relation vous permet de calculer la concentration d'un ion si l'autre est connu.

Calcul de H₃O⁺ à partir de OH⁻

Utilisez le formulaire réorganisé :
[H₃O⁺]=Kw/[OH⁻]

Exemple 1 : Si [OH⁻]=4,0×10⁻¹¹M, alors

[H₃O⁺]=(1,0×10⁻¹⁴)/(4,0×10⁻¹¹)=2,5×10⁻⁴M.

Calcul de OH⁻ à partir de H₃O⁺

De même :
[OH⁻]=Kw/[H₃O⁺]

Exemple 2 : Pour [H₃O⁺]=3,7×10⁻⁵M,

[OH⁻]=(1,0×10⁻¹⁴)/(3,7×10⁻⁵)=2,7×10⁻¹⁰M.

Dériver H₃O⁺ de la molarité acide

Lorsque la molarité de l'acide est connue, la concentration en hydronium suit la stœchiométrie de dissociation de l'acide.

Exemple 3 : 0,5 M de HCl dans 2,0 L

HCl⇌H⁺+Cl⁻  ⇒ H⁺+H₂O⇌H₃O⁺

Étant donné que les coefficients stoechiométriques de HCl et H₃O⁺ sont tous deux égaux à 1, [H₃O⁺]=[HCl]=0,5M .

Exemple4 : 0,5 M de H₂SO₄ dans 2,0 L

H₂SO₄⇌2H⁺+SO₄²⁻  ⇒ 2H⁺+2H₂O⇌2H₃O⁺

Avec un coefficient stoechiométrique de 2 pour H₃O⁺, [H₃O⁺]=2×0,5M=1,0M .