LOT D'ACTION DES /MASSES
Pour bien saisir Ja notation servant à représenter numériquement le symbole pH ou exposant d'hydrogène, les notions algébriques sur les logarithmes sont nécessaires ; mais pour en bien comprendre toute la signification et la valeur, il est indispensable de rappeler la loi d'action des masses et la théorie de lionisation qui en sont la base.
Supposons un volume V d’une solution contenant N molécules d'un corps électrolyte. Chaque molécule, représentée par ses deux composants À et B, peut se scinder spontanément en deux groupements ou fragments moléculaires À et B indépendants, capables de reconstituer la molécule primitive À B, lorsqu'en raison de leur nombre dans le mélange primitif, ils posséderont une certaine tension, qu'on appelle la concentration.
Il s'établit dans la solution un état d'équilibre provenant de ce fait que, dans le même temps, 1l se refait autant de molécules qu'il s’en décompose de nouvelles, ceci pour des conditions physiques déterminées. Cet équilibre dépend exclusivement de la concentration, pour l'unité de volume, des molécules entières et des
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groupements moléculaires provenant de leur décomposition.
Ce fait, prévu par la théorie, est confirmé par l'expérience.
Il en résulte que c'est ce nombre de moléculesgrammes (pour les molécules entières), ou celui des fragments moléculaires-grammes (provenant des molécules dissociées) contenus dans un décimètre cube (1 litre) de la solution dans laquelle ces particules se trouvent, qui constitue ce qu'on appelle le degré de concentration d’un corps.
Le poids de la molécule-gramme d’un corps est donné par sa formule chimique.
Pour fixer les idées, prenons l'exemple très clair cité par Denigès.
Supposons qu'on dissdive 409 gr. 50 de chlorure de sodium dans un litre d'eau et que ce sel s'y dissociée partiellement. Dès sa dissolution effectuée et une fois l'équilibre atteint, en 71 grammes de chlore (CI) et 46 de sodium (Na) en laissant subsister dans la solution 292 gr. 50 de Na CI inaltéré.
Divisons les valeurs 409,50 et 292,50 par 58,5 poids de la molécule-gramme de Na CI.
Nous trouvons comme quotient, dans le premier cas, 7, dans le deuxième, 5. Divisons ensuite 71 et 46 - respectivement par les valeurs 35,5 et 23, poids-gramme des fragments moléculaires qui sont CI et Na, nous lrouverons 2 el 2.
Ce qui voudra dire : que notre litre d’eau contenait
me
initialement 7 molécules-grammes de Na C1 dont le
degré de concentration était par suite et par définilion égal à 7. Que sur 7 molécules-grammes, 5 (de degré de concentration 5) sont restées intactes ; mais que deux se sont décomposées chacune en deux fragments moléculaires-grammes, l’un de chlore, l’autre de sodium, soit en tout deux fragments-grammes Cl et deux fragments-grammes Na ayant donc l’un et l’autre un degré de concentration égal à 2.
Or, en 1867 Gudberg et Waage ont énoncé une loi; maintes fois vérifiée par l'expérience, dite « Loi d’ac- Uon des masses » qui relie comme suit ces diverses grandeurs.
Le rapport entre le produit du degré de concentration des éléments dissociés d’une substance et le degré de concentration de la partie non dissociée est une quantité constante.
En reprenant l'exemple choisi plus haut nous aurons :
+ — Concentration (Cl) x Concentration (Na)
Concent. (NaCI) primitive — concent. (NaCI) dissociée ou en chiffres :
DAXUE 4
7 —? 5 0,8 sera donc la constante de dissociation du Na Cl.
Poursuivons le même exemple : |
On comprendra mieux la portée de cette loi, si capitale qu'on ne saurait trop y insister, en supposant que non plus 7 molécules-grammes, mais 14 molécules-
DEA ses
grammes (le double de Na Cl) soient dissoutes dans un litre d'eau.
Il semblerait, à priori, si l’on était dans l'ignorance de la doi d'action des masses, qu'il y a pour deux fois plus de molécules initiales, deux fois plus de molécules dissociées, et par suite, deux fois plus de fragments moléculaires et qu'on peut écrire, pour le rapport des concentrations :
DE PEAR TO — —.= — =" 1,6 14 — 4 10 Mais ce nouveau rapport différerait du précédent
(0,8) qui doit être immuable d’après la loi de Guldberg et Waage quel que soit le nombre initid\ de moléculesgrammes de Na CI dissoutes.
Il en résulte que ce ne sont pas 4 molécules-grammes de Na CI qui seront dissociées, mais un nombre compatible avec la constante 0,8. Ce nombre: est trois. ï
On a en eflet, en établissant le rapport du produit 3 x 3 des fragments-grammes de dissociation avec. le nombre dé molécules-grammes non dissociées ::
Se 9 ———— = — = 0,8 l4 — 3 11
Dans l'étude pratique du pH les concentrations sont infimes (et c'est pour cela que la titrimétrie ne peut intervenir), et atteignent rarement l'unité ; aussi, fa différence «entre le nombre des molécules initiales et celui des molécules dissociées diminue au fur et à
mesure que la concentration diminue. On peut prati-
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quement le considérer comme constant et égal à l'unité.
En eflet, si dans Ja formule ci-dessus, le dénominaleur diminue jusqu'à devenir une quantité négligeable, elle devient :
ce ——— = constante.
C'est ce qui se produit pour l'eau, dont le nombre de molécules dissociées est infime par rapport au nombre de molécules «entières.
On considère que les substances dissoutes, lorsque la dilution est suffisamment élevée, se comportent comme les gaz.
En résumé, si on dissout dans un solvant convenable une molécule-gramme d’un électrolyte, c’est-à-dire d’un corps susceptible de se dissocier en ions, une fraction seulement N°’ se dissociera, et par conséquent il reste dans ‘la solution N — N’ molécule-gramme non disso-
N' ciée : — est le degré de dissociation (N fraction
À non dissociée.) ”
Le rapport entre le nombre de molécules dissociées
et le nombre total des molécules : — — «à représente N le degré de dissociation variable selon le corps envisagé, la dilution, la température.
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