Cas particulier de l'eau
On a vu que pour les équilibres acido-basiques, l'eau avait un rôle essentiel en tant que solvant et surtout acide ou base et que l'échelle de force des acides et des bases (\(\textrm pK_a\)) était définie en prenant l'eau comme référence.
L'eau a également des propriétés oxydo-réductrices :
L'eau est oxydante par l'élément \(\textrm H\) dans le couple \(\textrm{H(+I) / H(0)}\) soit \(\textrm H_2\textrm O / \textrm H_2\) .
La réaction du couple s'écrit
\(\textrm H_2\textrm O + 2.\textrm H^+ +2.\textrm e^- = \textrm H_2 + \textrm H_2\textrm O\) et donc plus simplement \(2.\textrm H^+ +2.\textrm e^- = \textrm H_2\)
Le couple \(\textrm H_2\textrm O / \textrm H_2\) peut aussi s'écrire \(\textrm H^+ / \textrm H_2\)
On a vu que ce dernier couple permet de définir l'échelle de force des oxydants et des réducteurs \((E°) : E^0_{\textrm H^+ / \textrm H_2} = 0\textrm{ V}\) à toutes températures par convention. On a donc :
\(E_{\textrm H^+ / \textrm H_2} = -\frac {R.T}{2.F} \log \frac {\textrm{pH}_2}{[\textrm H^+]^2} =-\textrm{0,06}.\textrm{pH}-\frac {\textrm{0,06}}{2} \log \textrm{ pH}_2\)
On définit un potentiel standard apparent de ce couple qui dépend du \(\textrm{pH}\) :
\(E'^0_{\textrm H^+ / \textrm H_2} = -\textrm{0,06 pH}\)
L'eau est réductrice par l'élément O dans le couple \(\textrm{O(0) / O(-II)}\) soit \(\textrm O_2 /\textrm H_2\textrm O\).
Le réaction du couple s'écrit
\(\textrm O_2 + 4.\textrm H^+ + 4.\textrm e^- = 2.\textrm H_2\textrm O\) avec \(E^0_{\textrm O_2 / \textrm H_2\textrm O} = \textrm{1,23 V}\)
On a alors à 298 K,
\(E_{\textrm O_2 / \textrm H_2\textrm O} = E^0_{\textrm O_2 / \textrm H_2\textrm O} -\frac {\textrm{0,06}}{4} \log \textrm{ pO}_2 . [\textrm H^+]^4\)
On peut donc définir un potentiel standard apparent qui dépend du \(\textrm{pH}\) :
\(E^0_{\textrm O_2 / \textrm H_2\textrm O} = \textrm{1,23} -\textrm{0,06 pH}\)