Fiche de physique - chimie
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Réactions acido-basiques

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I. Définitions

La réaction acido-basique
La réaction acido-basique est caractérisée par un transfert de proton H+ entre un acide et une base. Un acide est une entité capable de libérer un proton H+ et une base est une entité capable de capter un proton H+ (J.Bronsted, 1879-1947).



Les couples acides / bases
Deux entités forment un couple acide-base si on peut passer d'une entité à l'autre par gain ou perte d'un proton H+.

L'acide est noté AH et la base A-.
Un couple acide-base s'écrit de la manière suivant : (acide/base) soit (AH/A-).

Les deux espèces chimiques sont conjuguées ; AH est l'acide conjugué de A- et A- est la base conjuguée de AH.


II. Demi-équation acido-basique et équation d'une réaction acido-basique

Soit un couple acide-base (AH/A-). On passe de l'un à l'autre par gain ou perte d'un proton.
   Si l'acide est le réactif alors la demi-équation sera AH \rightarrow  A^-+H^+
   Si la base est le réactif alors la demi-équation sera A^-+H^+ \rightarrow AH

Lors d'une réaction acido-basique, il y a deux couples acide-base qui interviennent, (AH/A-) et (BH/B-).
L'acide d'un couple réagit avec la base du deuxième couple.

On fait réagir l'acide AH avec la base B-.
En écrivant les 2 demis-équations acido-basiques, on obtient :
AH \rightarrow  A^-+H^+
L'acide AH va donc libérer un proton H+ et la base B- va récupérer ce proton.
Il va donc y avoir formation de la base A- et de l'acide BH.
Donc l'équation de la réaction sera :
AH+B^- \rightarrow  A^-+BH (on ne fait pas figurer le proton transféré dans l'équation)

Les ampholytes

Définition
On dit d'une espèce chimique qu'elle est amphotère si elle peut jouer à la fois le rôle d'acide et le rôle de base.


Exemple : l'eau
L'eau est un ampholyte car il appartient, en tant qu'acide, au couple (H_2O/HO^-) et en tant que base au couple (H_3O^+/H_2O).
Il en existe d'autre comme :
   L'hydroxyde : (H_2O/HO^-)
   L'hydrogénocarbonate : (HCO_3^-/CO^{2-}_3)
   ...

Un indicateur coloré : le BBT

Le bleu de bromothymol forme un couple acide-base particulier car l'acide et la base conjugué n'ont pas la même couleur.
Le BBT sert à savoir si l'on a affaire à une solution acide ou basique.
   Si la solution est acide alors le BBT aura une couleur jaune.
   Si la solution est basique alors le BBT aura une couleur bleu.

Le couple d'un indicateur coloré est noté (InH/In-), InH pour la couleur jaune et In- pour la couleur bleue.
   Si le BBT rencontre un acide, l'équation de la réaction sera AH+In^- \rightarrow A^-+InH
   Si le BBT rencontre une base, l'équation de la réaction sera A^-+InH \rightarrow AH+In^-


III. Acides et Bases

Quelques acides


L'acide chlorhydrique HCl
C'est un acide fort : il réagit totalement avec l'eau selon la réaction HCl+H_2O=H_3O^++Cl^-
Une solution d'acide chorhydrique contient H_3O^+ et Cl^- et non HCl. En effet, Cl^- est un ion indifférent (= ne réagit pas sur l'eau): c'est l'ion chlorure.

L'acide nitrique HNO_3
C'est un acide fort : il réagit totalement avec l'eau selon la réaction HNO_3+H_2O=H_3O^++NO_3^-
Une solution d'acide nitrique contient H_3O^+ et NO_3^- et non HNO_3.
NO3^- est un ion indifférent (= ne réagit pas sur l'eau): c'est l'ion nitrate.

L'acide sulfurique H_2SO_4
En 1ère S, on peut considérer l'acide sulfurique comme un diacide fort.
Il réagit totalement avec l'eau selon la réaction H_2SO_4+2H_2O=2H_3O^++SO_4^{2-}
Une solution d'acide sulfurique contient H_3O^+ et SO_4^{2-} et non H_2SO_4.

Attention : une mole de H_2SO_4 produit 2 moles de H_3O^+ et SO_4^{2-} est l'ion sulfate.

Remarque : le couple acide base correspondant à une solution d'acide fort dans l'eau est H_3O^+/H_2O.

L'acide acétique CH_3COOH
CH_3COOH est l'acide du couple CH_3COOH/CH_3COO^-.
C'est un acide faible :il réagit ne réagit pas totalement avec l'eau. L'équation de la réaction est CH_3COOH+H_2O=CH_3COO^-+H_3O^+
Une solution d'acide acétique contient H_3O^+ ,CH_3COOH,CH_3COO^- et CH_3COO^- est l'ion acétate.

L'acide benzoïque C_6H_5COOH
C_6H_5COOH est l'acide du couple C_6H_5COOH/C_6H_5COO^-. C'est un acide faible :il réagit ne réagit pas totalement avec l'eau. L'équation de la réaction s'écrit C_6H5COOH+H_2O=C_6H_5COO^-+H_3O^+.
Une solution d'acide acétique contient H_3O^+ ,C_6H_5COOH,C_6H_5COO^- et C_6H_5COO^- est l'ion benzoate.

Quelques bases


Les hydroxydes de sodium (NaOH) ou de potassium (KOH)
Les hydroxydes se dissocient totalement dans l'eau.
Ces solutions ne contiennent que Na^+,HO^-ou K^+,HO^-, où Na^+ ou K^+ sont des ions indifférents.
Le couple acide base correspondant à une solution de base forte dans l'eau est H_2O/HO-.

L'ammoniac
Le gaz ammoniac se dissout dans l'eau selon la réaction NH_3+H2O=NH_4^+ +HO^-.
La réaction n'est pas totale avec l'eau car l'ammoniac est une base faible.
Le couple acide/base correspondant est NH_4^+/NH_3.
Une solution d'ammoniac dans l'eau contient NH_3,NH_4^+,H_2O et NH_4^+ est l'ion ammonium.

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