Fiche de physique - chimie
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Équilibre chimique d'un système acido-basique

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I. Le pH et sa mesure

1. Acides et bases

D'après la théorie de Brönsted :
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 peut ni céder, ni capter un proton H+ Exemples : Na+, Cl-.



2. Couples acide/base

Définition :
Un couple acide/base est l'ensemble de l'acide A et de la base B qui se correspondent par transfert d'un proton H+ suivant la demi-équation : A = B + H^+.


Exemple : couple acide éthanoïque (ou acétique)/ion éthanoate (ou acétate) CH3COOH/CH3-COO- : CH3COOH = CH3-COO- + H+.
Remarque : l'eau H2O est la base conjuguée de l'acide H3O+ et H2O est l'acide conjugué de la base HO- ; H2O est ampholyte (on dit également que c'est une espèce amphotère).

3. Réactions acido-basiques

Définition :
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.


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+.

4. Définition et mesure du pH

Définition :
Le pH d'une solution est un nombre lié à la concentration des ions oxonium ou hydronium de cette solution par la relation :
\boxed{ pH = -log[H_{3}O^+] \Leftrightarrow [H_{3}O^+] = 10^{-pH}}


Mesure du pH : on utilise un phmètre correctement étalonné.
On obtient une valeur de pH à 0,05 près.


II. Transformation chimique non totale

1. Taux d'avancement final d'une réaction

Définition :
Le taux d'avancement final d'une réaction chimique est le rapport \boxed{ \tau = \dfrac{x_{f}}{x_{max}}}.



2. Remarques

xf et xmax ont la même unité.
Donc \tau est un nombre sans unité, compris entre 0 (la réaction n'a pas lieu) et 1 (la réaction est totale).
Considérons la réaction aA + bB = cC + dD notée (1),
où, dans les mêmes conditions expérimentales, A peut réagir sur B (réaction (1)), ou C peut réagir sur D (réaction (2) inverse de (1)).
Si l'analyse de la composition du système chimique, obtenu par la réaction de A sur B (ou de C sur D), montre que cette composition n'évolue plus et que \tau < 1, alors
la réaction entre A et B (ou C et D) n'est pas totale : dans l'état final, réactifs et produits coexistent.

Du point de vue cinétique, au moment du mélange de A et B, la vitesse v(1) de la réaction (1) est non nulle alor que v(2) est nulle (les réactifs de (2) ne sont pas présents).
Au fur et à mesure de l'évolution du système, v(1) diminue (A et B disparaissent) et v(2) augmente jusqu'à ce que v(1) = v(2) :
les réactifs et les produits se forment et disparaissent à la même vitesse ; ils sont tous présents et leurs quantités de matière ne varient plus.
Cet état final est un état d'équilibre chimique où les deux réactions inverses se produisent à la même vitesse : cet équilibre est dit dynamique.


III. Équilibre d'un système chimique




IV. Rappel : conductivité et concentration

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