Résumé : Réactions Acido-Basiques
1. Généralités sur les acides et les bases
Selon Arrhenius
- Acide : substance qui libère des ions H⁺ dans l’eau.
- Base : substance qui libère des ions OH⁻ dans l’eau.
Exemples :
\[ HCl → H⁺ + Cl⁻ \]
\[ NaOH → Na⁺ + OH⁻ \]
Limitation : valable seulement en solution aqueuse.
Selon Brønsted-Lowry
- Acide : donneur de proton H⁺
- Base : accepteur de proton H⁺
Réaction générale :
\[ HA + B ⇌ A⁻ + BH⁺ \]
Couples acide/base conjugués :
\[ HA / A \]
\[ BH⁺ / B \]
2. Ionisation de l’eau
L’eau peut se dissocier :
\[ H₂O ⇌ H⁺ + OH⁻\]
Constante d’équilibre :
\[ Ke = [H⁺][OH⁻]\]
À 25°C :
\[ Ke = 10⁻¹⁴\]
Dans l’eau pure :
\[ [H⁺] = [OH⁻] = 10⁻⁷ \text{mol/L} \]
\[ pH = 7 (\text{solution neutre}) \]
3. pH et acidité des solutions
Le pH mesure l’acidité d’une solution.
\[ pH = − \log {[H₃O⁺]} \]
| pH | Nature |
|---|---|
| pH < 7 | Acide |
| pH = 7 | Neutre |
| pH > 7 | Basique |
4. Calcul du pH des solutions acides
Acide fort
Dissociation totale :
\[ HA → H⁺ + A⁻ \]
Donc :
\[ [H⁺] = Ca \]
\[ pH = − \log{Ca} \]
Acide faible
Équilibre :
\[ AH + H₂O ⇌ A⁻ + H₃O⁺ \]
Relation importante :
\[ pH = ½ (pKa − \log {Ca})\]
5. Polyacides
Un polyacide peut libérer plusieurs protons.
Exemple : H₃PO₄
1ère dissociation :
\[ H₃PO₄ ⇌ H₂PO₄⁻ + H⁺ \]
2ème dissociation :
\[ H₂PO₄⁻ ⇌ HPO₄²⁻ + H⁺ \]
3ème dissociation :
\[ HPO₄²⁻ ⇌ PO₄³⁻ + H⁺ \]
Chaque étape possède une constante :
\[ pKa_1 < pKa_2 < pKa_3 \]
6. Calcul du pH des bases
Base forte
OH⁻ totalement dissocié :
\[ pOH = − log [OH⁻]\]
\[ pH = 14 − pOH \]
ou
\[ pH = 14 + \log Cb \]
Base faible
Réaction :
\[ B + H₂O ⇌ BH⁺ + OH⁻ \]
Formule approximative :
\[ pH = ½ (14 + pKa + \log Cb) \]
7. Solutions tampons
Un tampon est un mélange :
acide faible + base conjuguée.
Il maintient un pH presque constant.
Formule de Henderson–Hasselbalch :
\[ pH = pKa + \log (\frac{[Base]}{[Acide]}) \]
Caractéristiques :
- résiste à l’ajout d’acide
- résiste à l’ajout de base
- le pH dépend du rapport des concentrations
8. Mesure du pH
Trois méthodes principales :
- Papier pH : simple mais peu précis
- Indicateurs colorés : changent de couleur selon le pH
- pH-mètre : appareil électronique très précis
9. Neutralisation acide-base
Réaction générale :
\[ Acide + Base → Sel + Eau \]
Exemple :
\[ HCl + NaOH → NaCl + H₂O \]
Réaction ionique fondamentale :
\[ H⁺ + OH⁻ → H₂O \]
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