Comment expliquer l'autoprotolyse de l'eau et le produit ionique de l'eau ?

L'eau, à la fois acide et base

L'eau peut se comporter à la fois comme un acide, en cédant un ion H+, et comme une base, en captant un ion H+. Cette double nature explique un phénomène particulier appelé l'autoprotolyse de l'eau.

La réaction d'autoprotolyse

Dans l'eau pure, deux molécules d'eau réagissent en permanence entre elles : l'une cède un ion H+ à l'autre. Cette réaction produit un ion oxonium H3O+ et un ion hydroxyde HO-, présents en faible quantité même dans une eau pure.

Le produit ionique de l'eau

Le produit ionique de l'eau relie qualitativement les concentrations en ions oxonium [H3O+] et en ions hydroxyde [HO-] présentes dans une solution aqueuse : lorsque l'une de ces concentrations augmente, l'autre diminue.

Dans une solution acide, la concentration en ions oxonium est supérieure à celle en ions hydroxyde. Dans une solution basique, c'est l'inverse. Dans une solution neutre, les deux concentrations sont égales.

L'essentiel

L'autoprotolyse de l'eau est la réaction entre deux molécules d'eau, produisant des ions H3O+ et HO-.
Le produit ionique de l'eau relie qualitativement les concentrations [H3O+] et [HO-].
Une solution acide a plus d'ions H3O+ que d'ions HO-, l'inverse pour une solution basique.

Pourquoi faut-il savoir reconnaître un acide et une base ?