Terminale S 2016-2017
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Terminale S 2016-2017

Déterminer le pH d'une pluie acide

Le pH d'une eau de pluie "propre" est légèrement acide. Cette acidité naturelle est due pour l'essentiel au dioxyde de carbone dissous, noté CO2,H2O(aq). Il forme, avec l'ion hydrogénocarbonate, le couple acido-basique CO2,H2O(aq)/HCO3(aq). À l'aide des concentrations dans les eaux de pluies de ces deux espèces et de leur pKA, on en déduit le pH.

Un eau de pluie récoltée possède une concentration en dioxyde de carbone dissous CO2,H2O(aq) de 1,2×105 mol.L−1 et une concentration en ions hydrogénocarbonate HCO3(aq) de 8,0×107 mol.L−1. Déterminer le pH de cette eau de pluie.

Donnée :pKA(CO2,H2O(aq)/HCO3aq)=6,4

Etape 1

Rappeler l'expression du pH d'une solution en fonction du pKA

On rappelle l'expression du pH d'une solution d'acide/base en fonction du pKA de la solution et des concentrations en acide et en base présentes :

pH=pKA+log([A][AH])

Avec :

  • [AH] la concentration de l'espèce sous sa forme acide, en mol.L−1
  • [A] la concentration de l'espèce sous sa forme basique, en mol.L−1

L'expression du pH d'une solution d'acide/base en fonction du pKA de la solution et des concentrations en acide et en base présentes est :

pH=pKA+log([A][AH])

Etape 2

Relever la concentration en dioxyde de carbone dissous

On relève dans l'énoncé la concentration en dioxyde de carbone dissous CO2,H2O(aq). Elle s'exprime en mol.L−1.

La concentration en dioxyde de carbone est :

[CO2,H2O(aq)]=1,2×105 mol.L−1

Etape 3

Relever la concentration en ion hydrogénocarbonate

On relève dans l'énoncé la concentration en ion hydrogénocarbonate HCO3(aq). Elle s'exprime en mol.L−1.

La concentration en ion hydrogénocarbonate est :

[HCO3(aq)]=8,0×107 mol.L−1

Etape 4

Effectuer l'application numérique

On effectue l'application numérique et on obtient le pH de l'eau de pluie.

On a donc :

pH=pKA+log([HCO3][CO2,H2O])

pH=6,4+log(8×1071,2×105)

pH=5,2

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