Notion

Diagramme de prédominance acido-basique

Pour un couple acide/base \(AH/A^-\) de constante \(pK_a\) (voir constante d'acidité), le diagramme de prédominance est une représentation graphique qualitative : un axe des pH divisé en deux domaines (ou plusieurs, pour un polyacide) par la valeur du \(pK_a\), indiquant quelle espèce du couple est majoritaire.

  • Si \(pH < pK_a\) : \([AH] > [A^-]\), la forme acide \(AH\) prédomine.
  • Si \(pH > pK_a\) : \([AH] < [A^-]\), la forme basique \(A^-\) prédomine.
  • Si \(pH = pK_a\) : \([AH] = [A^-]\), frontière de prédominance (demi-équivalence).

Cette lecture graphique est la traduction directe de la relation d'Henderson-Hasselbalch : \[pH = pK_a + \log\dfrac{[A^-]}{[AH]}\] le rapport \([A^-]/[AH]\) vaut 1 (donc le logarithme s'annule) exactement quand \(pH = pK_a\).

Piège usuel : ne pas confondre le diagramme de prédominance, qualitatif (deux zones, aucune proportion chiffrée), avec le diagramme de distribution, quantitatif, qui trace le pourcentage de chaque espèce en fonction du pH : \[\%_{AH} = \dfrac{1}{1 + 10^{pH - pK_a}} \times 100 \qquad \%_{A^-} = \dfrac{10^{pH-pK_a}}{1+10^{pH-pK_a}} \times 100\] Les deux courbes se croisent à 50 %/50 % exactement en \(pH = pK_a\). Tracer un diagramme de prédominance puis en déduire un pourcentage chiffré est une erreur fréquente : sa nature qualitative ne le permet pas.

Niveau CPGE : pour un polyacide (plusieurs \(pK_a\)), le diagramme de prédominance comporte autant de zones successives, et sert de justification qualitative avant tout calcul de pH ou de composition à l'équivalence, ainsi qu'au choix d'un indicateur coloré adapté au saut de pH d'un dosage.