Réactions acide-base et de précipitation

Selon Brønsted, un acide cède un proton $\mathrm{H}{}^{+}$, une base en capte. À tout acide $AH$ correspond sa base conjuguée $A^{-}$ : le couple $AH/A^{-}$, $\mathrm{AH}\rightleftharpoons \mathrm{A}{}^{-}+\mathrm{H}{}^{+}$.

Pour l'équilibre $\mathrm{AH}+\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{A}{}^{-}+\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$ :

$$K_a=\frac{\left[\mathrm{A}{}^{-}\right]\left[\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}\right]}{\left[\mathrm{AH}\right]},\mathrm{p}{K}_a=-\log K_a,\mathrm{pH}=-\log a(\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}).$$

Un acide est d'autant plus fort que $K_a$ est grand ($\mathrm{p}{K}_a$ petit).

L'eau intervient dans deux couples acide-base : $\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}$/$\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$ (l'eau y est base) et $\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}$/$\mathrm{HO}{}^{-}$ (l'eau y est acide). L'eau est donc un ampholyte (à la fois acide et base). Ces deux couples sont reliés par la réaction d'autoprotolyse de l'eau :

$$2\mathrm{H}{}_2\mathrm{O}\rightleftharpoons \mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}+\mathrm{HO}{}^{-},K_e=\left[\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}\right]\left[\mathrm{HO}{}^{-}\right]=10^{-14}(\text{aˋ }298\mathrm{K}).$$

$K_e$ est le produit ionique de l'eau ; on pose $\mathrm{p}{K}_e=-\log K_e=14$. En prenant le logarithme, $\mathrm{pH}+\mathrm{pOH}=14$ (avec $\mathrm{pOH}=-\log a(\mathrm{HO}{}^{-})$) : dans l'eau pure $\left[\mathrm{H}{}_3\mathrm{O}{}^{+}\right]=\left[\mathrm{HO}{}^{-}\right]=10^{-7}$ et $\mathrm{pH}=7$ (neutralité) à $298\mathrm{K}$.