* D'après la théorie de Brönsted (J. Brönsted, 1879-1947) :
Acide et base
Un acide est une espèce chimique capable de céder un proton H+.
Une base est une espèce chimique capable de capter un proton H+.
Une espèce indifférente (ou spectatrice) est une espèce chimique qui ne réagit pas en solution aqueuse :
elle ne peut donc ni céder, ni capter un proton H+ (par exemple : Na+, Cl-).
2. Couples acide-base
Couple acide/base
Un couple acide/base est l'ensemble de l'acide et de la base qui se correspondent par transfert d'un proton
suivant la demi-équation :
Une réaction acido-basique est un transfert d'un proton H+ entre un acide et une base de deux couples différents.
Les produits sont les formes conjuguées des réactifs.
* 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 .
Si la base est le réactif alors la demi-équation sera .
* 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 demi-équations acido-basiques, on obtient : ;
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 :
(on ne fait pas figurer le proton transféré dans l'équation)
*Exemple : réaction de l'acide acétique avec l'eau ;
Les couples en jeu sont CH3COOH/CH3-COO- et H3O+/H2O ;
L'équation de cette réaction est CH3COOH + H2O = CH3-COO- + H3O+.
II. Structure et caractère acide ou basique
1. Libération d'un proton H+
* Pour libérer un proton H+, la liaison entre un atomes d'hydrogène et le reste de l'espèce chimique doit être fortement polarisée.
En outre, l'atome d'hydrogène doit porter une charge partielle positive.
*Exemples de liaisons polarisées : H-O ; H-N ; H-Cl ; H-Br ou encore H-I.
* Pour plus de détails, il est recommandé de réviser la fiche suivante :
* En particulier, il est nécessaire de savoir représenter le schéma de Lewis
et la formule semi-développée des espèces chimiques suivantes :
Les acides carboxyliques, dont le groupe carboxyle confère un caractère acide ;
Les amines et notamment l'ion ammonium.
2. Les ampholytes (ou espèces amphotères)
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.
*Exemples :
l'eau est un ampholyte car il appartient, en tant qu'acide, au couple
et en tant que base au couple ;
il en existe d'autres comme l'hydrogénocarbonate (acide du couple et la base du couple
), etc.
3. Un indicateur coloré : le BBT
* Le bleu de bromothymol forme un couple acide-base particulier car l'acide et la base conjuguée 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 .
Si le BBT rencontre une base, l'équation de la réaction sera .
III. Le pH et sa mesure
1. Définition et mesure du pH
Notion de pH
Le pH d'une solution est un nombre lié à la concentration des ions oxonium (ou hydronium) de cette solution par la relation :
avec :
la concentration en ion oxonium ou hydronium (en ) ;
la concentration standard.
*Remarque : la formule fournie n'est valide qu'en solutions diluées (0,01 mol/L au plus).
*Mesure du pH :
on utilise un pH-mètre correctement étalonné ;
on obtient une valeur de pH à 0,05 près.
2. Sécurité de manipulation pour les acides et les bases
* La transformation entre un acide et une base est exothermique.
* Ainsi, pour éviter les projections, il est préférable de commencer par verser le solvant (l'eau par exemple)
puis l'acide ou la base concentrée.
IV. Quelques acides et Bases
1. Quelques acides
*Le chlorure d'hydrogène :
il réagit totalement avec l'eau selon la réaction .
La solution s'appelle acide chlorhydrique et contient et (et non .
En effet, est un ion spectateur (= ne réagit pas sur l'eau) : c'est l'ion chlorure.
*L'acide nitrique :
C'est un acide fort : il réagit totalement avec l'eau selon la réaction .
Une solution d'acide nitrique contient et et non .
En effet, est un ion spectateur (= ne réagit pas sur l'eau) : c'est l'ion nitrate.
*L'acide sulfurique :
Au lycée, on peut considérer l'acide sulfurique comme un diacide fort.
Il réagit totalement avec l'eau selon la réaction .
Une solution d'acide sulfurique contient et et non .
Attention : une mole de produit 2 moles de
et est l'ion sulfate.
*Remarque : le couple acide base correspondant à une solution d'acide fort dans l'eau est .
L'acide éthanoïque :
est l'acide du couple .
C'est un acide faible : il réagit ne réagit pas totalement avec l'eau.
L'équation de la réaction est .
Une solution d'acide éthanoïque contient ,, et
est l'ion acétate.
*L'acide benzoïque :
est l'acide du couple .
C'est un acide faible : il réagit ne réagit pas totalement avec l'eau.
L'équation de la réaction s'écrit .
Une solution d'acide benzoïque contient , ,
et est l'ion benzoate.
2.Quelques bases
*Les hydroxydes de sodium (NaOH) ou de potassium (KOH) :
Les hydroxydes se dissocient totalement dans l'eau.
Ces solutions ne contiennent que et ou et ,
où et sont des ions indifférents.
Le couple acide base correspondant à une solution de base forte dans l'eau est .
*L'ammoniac :
Le gaz ammoniac se dissout dans l'eau selon la réaction .
La réaction n'est pas totale avec l'eau car l'ammoniac est une base faible.
Le couple acide/base correspondant est .
Une solution d'ammoniac dans l'eau contient , et est l'ion ammonium.
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} \rightarrow A^-_{(aq)} +H^+)
.
} + H^+ \rightarrow AH_{(aq)})
.
} \rightarrow A^-_{(aq)} + H^+)
;
} + B^-_{(aq)} \rightarrow A^-_{(aq)} + BH_{(aq)})
(on ne fait pas figurer le proton transféré dans l'équation)
De la structure à l'électronégativité des entités et à la polarité des molécules )
et en tant que base au couple )
;
)
et la base du couple
)
), etc.
.
.
:
.
et 
(et non )
.
En effet, 
:
.
et non 
est un ion spectateur (= ne réagit pas sur l'eau) : c'est l'ion nitrate.
:
.
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.
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.
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et 
.
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.
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et de la base 
qui se correspondent par transfert d'un proton 
suivant la demi-équation :
} = A^-_{(aq)} + H^+})
![\boxed{ pH = -log \(\dfrac{[H_{3}O^+]}{c^o}\) \Leftrightarrow [H_{3}O^+] = c^o \times 10^{-pH}}](https://latex.ilephysique.net/latex-0.tex?\boxed{ pH = -log \(\dfrac{[H_{3}O^+]}{c^o}\) \Leftrightarrow [H_{3}O^+] = c^o \times 10^{-pH}})
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la concentration en ion oxonium ou hydronium (en 
) ;
la concentration standard.