Sels d'acides faibles biprotiques
Les sels sodiques d'un acide faible biprotique H2A sont au nombre de deux : NaHA résultant de la neutralisation d'un des deux protons de l'acide et Na2A résultant de la neutralisation des deux protons. Par exemple, les deux sels sodiques de l'acide carbonique sont l'hydrogénocarbonate de sodium, NaHCO3 (aussi appelé bicarbonate de soude) et le carbonate de sodium Na2CO3.
Pour les solutions de Na2CO3, le pH se calculera à partir de la relation (21) où le pKa sera le plus basique (pK2 = 10,25). A une concentration de 0,1 mol/L, pH (Na2CO3) = 7 + 1/2 (10,25 + log 0,1) = 11,62.
L'ion hydrogénocarbonate HCO3- formé par dissociation totale de l'hydrogénocarbonate de sodium NaHCO3 est dit ampholyte (ou amphiprotique ou amphotère) car il peut se comporter comme un acide aussi bien que comme une base. L'ion HCO3- est la base conjuguée du couple H2CO3 / HCO3- suivant l'équilibre :
| H2 CO3 ⇌ H+ + HCO3- | pKa1 = 6,37 | (25) |
HCO3- est l'acide conjugué du couple HCO3- / CO3= suivant l'équilibre :
| HCO3- ⇌ H+ + CO3= | pKa2 = 10,25 | (26) |
Ces deux équilibres doivent être simultanément respecté ce qui donne :
|
Ka1 × Ka2 = [H+]2 [CO3=] / [H2CO3] soit, en considérant que [CO3=] = [H2CO3] et en passant au logarithme pH = 1/2 (pKa1 + pKa2) |
(27) |
Le pH d'une solution d'hydrogénocarbonate de sodium vaut donc 8,31 quelle que soit la concentration en ce sel.
NB/ (Pour plus de détails, voir le module Courbes de Neutralisation)
Les solutions d'ampholytes ne constituent pas des milieux tampons (de pH stable). Pour préparer un mélange tampon, il faut dissoudre, dans des proportions à peu près équivalentes, les deux partenaires de chaque couple. H2CO3 et HCO3- en proportions équivalentes donne un milieu tampon dans la zone de pH ≃ pKa1.. HCO3- et CO3= en proportions équivalentes donne un milieu tampon dans la zone de pH ≃ pKa2
