Autoprotolyse
# Autoprotolyse

L'autoprotolyse est une réaction de transfert de proton entre deux molécules identiques, l'une jouant le rôle d'acide au sens de Brønsted et l'autre celui de base.

## Écriture générale

L'autoprotolyse est une réaction de type acido-basique au cours de laquelle une espèce au caractère amphotère (on dit également un ampholyte) réagit sur elle-même (d'où le préfixe auto-). Si on note cette espèce amphotère HA :

* HA se comporte comme un acide et libère un proton $H^+$ : $\mathrm {HA\longrightarrow H^{+}+A^{-}}$
* HA se comporte comme une base et accepte un proton $H^+$ : $\mathrm {HA+H^{+}\longrightarrow H_{2}A^{+}}$

L'équation chimique d'une autoprotolyse est donc de la forme générale : $\mathrm {HA+HA\rightleftharpoons A^{-}} +\mathrm {H_{2}A^{+}} ~$

## Autoprotolyse de l'eau

L'eau se comporte comme un acide et libère un proton $H^+:$

    $\mathrm {H_{2}O\longrightarrow H^{+}+OH^{-}}$

L'eau se comporte comme une base et accepte un proton $H^+:$

    $\mathrm {H_{2}O+H^{+}\longrightarrow H_{3}O^{+}}$

Les ions $OH^−$ et $H_3O^+$ ainsi formés sont immédiatement solvatés (hydratés). On écrit donc :

    $\mathrm {2~H_{2}O_{(l)}\rightleftharpoons H_{3}O_{(aq)}^{+}+OH_{(aq)}^{-}}$

### Constante d'équilibre : produit ionique de l'eau

La constante d'équilibre de cette réaction est également appelée « produit ionique de l'eau » et notée $K_e$ :

    $K_e$ = $[H_3O^+(aq)]$ · $[OH^−(aq)]$

À 25 °C, $K_e$ vaut $10^{−14}.$

Pour de l'eau pure, on en déduit que :

    $[H_3O^+(aq)]$ = $[OH^−(aq)]$ = $10^{−7}$ mol/L,

d'où son pH :

    pH = –log $[H_3O^+(aq)]$ = 7.

C'est pourquoi le pH de la neutralité de l'eau à la température de 25 °C est fixé à 7.

En fait, il est plus exact de travailler avec des activités et non des concentrations, mais on peut faire l'hypothèse que les concentrations sont suffisamment diluées pour justifier l'approximation suivie.

## Autres espèces amphotères

Autoprotolyse de l'ammoniac :

    $\mathrm {2~NH_{3(aq)}\rightleftharpoons NH_{4(aq)}^{+}+NH_{2(aq)}^{-}}$

Autoprotolyse de l'ion hydrogénocarbonate :

    $\mathrm {2~HCO_{3(aq)}^{-}\rightleftharpoons H_{2}CO_{3(aq)}+CO_{3(aq)}^{2-}}$
