Acide/Base selon Brönsted ; Notion d équilibre chimique. Chapitre 13 du livre

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1 Acide/Base selon Brönsted ; Notion d équilibre chimique. Chapitre 13 du livre

2 1) Le ph (potentiel Hydrogène) En 1893, le chimiste danois Søren Sørensen, qui travaille alors sur les effets des concentrations de quelques ions sur des protéines, remarque l importance des ions hydrogènes et décide d introduire le concept de ph

3 ph ph = - log [ H 3 O + ] où log représente la fonction logarithme décimal. Cette relation est équivalente à : [H 3 O + ] = 10 ph [H 3 O + ] (mol.l 1 ) Doc. 1

4

5 ph [H 3 O + ] (mol.l 1 ) Pour une solution acide, ph Pour une solution basique, ph Pour une solution neutre, ph

6 Substance ph approximatif Acide chlorhydrique molaire 0 Solution pour batterie < 1,0 Acide gastrique 2,0 Jus de citron 2,4 Cola 2,5 Vinaigre 2,9 Jus d orange ou de pomme 3,5 Bière 4,5 Café 5,0 Thé 5,5 Pluie acide < 5,6 Lait 6,5 Eau pure 7,0 Salive 6,5 7,4 Sang 7,34 7,45 Eau de mer 8,0 Savon 9,0 10,0 Ammoniaque molaire 11,5 Hydroxyde de calcium molaire 12,5 Hydroxyde de sodium molaire 14,0 Doc. 2 : le ph au quotidien (à 37 C pour les solutions biologiques, 25 C pour les autres).

7 2 - Mesure du ph Le ph se mesure avec un ou du Choux rouge

8 Précision des mesures Si on mesure un ph = 3,55 L incertitude relative (précision) sur la mesure de [H 3 O + ] est :.. ph = 3,5 [ H 3 O + ] = ph = 3.6 [ H 3 O + ] = On exprimera la valeur de [H 3 O + ] avec, au maximum, deux chiffres significatifs, soit dans l exemple précédent : on calcule la valeur avec 3,55 mais on ne donne que 2 chiffres significatifs à [H 3 O + ] =

9 2) Théorie de l acidité 2.1. Théorie de Brönsted et couple acide/base Joannes Bronsted (Danois) est le premier à avoir théorisé l'acidité avec la possibilité de faire un traitement quantitatif avec tous les acides. Selon la théorie de Brønsted-Lowry (Thomas ; Angleterre, énoncé simultané), énoncée en 1923, un acide est

10 Selon Brönsted : Un acide est une espèce chimique capable de céder au moins un proton H +. Une base est une espèce chimique capable de capter au moins un proton H + Un couple acide/base HA/A - est défini par la demi-équation acido-basique : HA = A - + H + L acide HA et la base A - sont dits conjugués l un de l autre. Un couple Acide / Base est constitué d un acide et d une base pouvant se transformer l un en l autre par simple échange d un proton H +. Ecriture symbolique : L acide est toujours écrit à gauche : Acide / Base. Demi-équation : L échange de proton peut être représenté par une demi-équation acido-basique : Acide = Base + H +

11 couple acide-base forme acide forme basique HCl / Cl - HCl Cl - CH 3 COOH / CH 3 COO - CH 3 COOH CH 3 COO - H 2 SO 4 / HSO 4 - H 2 SO 4 HSO 4 - HSO 4 - / SO 4 2- HSO 4 - SO 4 2- NH 4 + / NH 3 NH 4 + NH 3 H 3 O + /H 2 O H 3 O + H 2 O H 2 O/HO - H 2 O HO - Ecrivez les demi-équations des couples figurant dans le tableau : Pourquoi dit-on que l eau est un ampholyte?

12 2.2. réaction acido basique Une réaction acido-basique est une réaction impliquant l échange d un proton entre un acide et une base appartenant à des couples Acide / Base différents. Pour écrire l équation de la réaction, on fait la somme des demi-équations des deux couples. Exemple : On fait réagir de l acide acétique (ou éthanoïque) avec de l ammoniaque : Les couples sont : CH 3 COOH (aq) / CH 3 COO (aq) et NH + 4 (aq) / NH 3 (aq) Les demi-équations sont CH 3 COOH (aq) = CH 3 COO (aq) + H + (aq) NH 3 (aq) + H + (aq) = NH + 4 (aq) L équation de la réaction est : CH 3 COOH (aq) + NH 3 (aq) = CH 3 COO (aq) + NH 4 + (aq) Remarque : L échange de proton ne figure jamais dans l équation de la réaction.

13 2.3. réaction limitée, notion d équilibre On dissout n 2 = 1, mol d acide éthanoïque (liquide) afin d obtenir V = 0,100 L de solution aqueuse. Le ph de cette solution est de ph 2 = 3,4. 1. Ecrire l équation de la réaction se produisant. 2. Quelle est la concentration en ion oxonium dans cette solution? En déduire sa quantité de matière en solution? 3. Reste-t-il de l acide éthanoïque dans cette solution (on pourra s aider d un tableau d avancement)? Conclusion. CH 3 COOH (aq) + H 2 O(l) CH 3 COO - (aq) + H 3 O + (aq) [H 3 O + ] = 10 ph = 10-3,40 = 4, mol.l -1 Soit n ( H 3 O + ) f = 4, mol

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15 On constate que xf xmax : la réaction entre l acide éthanoïque et l eau est instantanée mais n est pas totale puisque le réactif limitant n a pas totalement réagi

16 A partir de l état final, l ajout à volume constant - de quelques gouttes d acide éthanoïque pur provoque une diminution du ph de la solution d une pincée d éthanoate de sodium solide provoque une augmentation du ph

17 la réaction entre l acide éthanoïque et l eau est instantanée mais n est pas totale puisque le réactif limitant n a pas totalement réagi Le système chimique peut donc évoluer dans les deux sens. L état final est globalement un état d équilibre entre les différentes espèces chimiques. Pour traduire cet équilibre, l équation de la réaction ne s écrit pas avec une flèche mais avec une double flèche ou un signe égal. CH 3 COOH (aq) + H 2 O(l) CH 3 COO - (aq) + H 3 O + (aq) LOGICIEL AUTOMATE

18 ACIDE FORT ACIDE FAIBLE

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