Comment calculer le pH avec KS ?

Calcul du pH à partir de la solubilité du Fe(OH)₃ : une approche simplifiée

La solubilité d’un composé ionique, comme l’hydroxyde de fer(III) (Fe(OH)₃), est étroitement liée au pH de la solution. Dans le cas du Fe(OH)₃, sa solubilité, notée S, est extrêmement faible, et sa précipitation ou sa dissolution sont des réactions équilibrées. Ce phénomène, contrôlé par le produit de solubilité (Ks), permet d’estimer le pH de la solution.

La relation entre la solubilité S et le produit de solubilité Ks est donnée par l’équation :

S = Ks / [OH⁻]³

Cette équation exprime que la solubilité d’un hydroxyde dépend de la concentration des ions hydroxyde ([OH⁻]) dans la solution. Le produit de solubilité Ks est une constante caractéristique de chaque composé et indique la limite de solubilité dans une solution aqueuse.

L’hypothèse simplificatrice clé:

Dans le cas du Fe(OH)₃, la solubilité S est si faible que l’apport d’ions hydroxyde provenant de sa dissolution est négligeable par rapport à la quantité d’ions hydroxyde présents initialement dans la solution, notamment si celle-ci est pure ou très diluée. Cette hypothèse est cruciale pour simplifier le calcul du pH.

Conséquence:

Si la dissolution du Fe(OH)₃ ne modifie pas sensiblement la concentration en ions hydroxyde, le pH de la solution reste proche de la neutralité (pH ≈ 7). L’augmentation des ions hydroxyde due à la dissolution est effectivement si minime que l’impact sur le pH est négligeable.

En pratique:

Pour déterminer le pH précis, il faudrait utiliser une expression plus complexe impliquant l’équilibre des réactions acido-basiques en jeu. Cependant, pour le cas précis du Fe(OH)₃, et dans des conditions appropriées, l’hypothèse de la faible solubilité et de son impact limité sur la concentration en ions hydroxyde justifie une estimation du pH proche de la neutralité.

Remarque:

Cette simplification, bien que pratique pour une première estimation, peut ne plus être valable dans des solutions plus concentrées ou en présence d’autres espèces chimiques influençant le pH. Des calculs plus précis, intégrant les équilibres acido-basiques et l’interaction possible avec d’autres ions, sont nécessaires dans ces cas.