SMARTCOURS TS REACTIONS ACIDO-BASIQUES COURS. Le p.h est une grandeur, sans unité, qui permet de mesurer l acidité ou la basicité d une solution.

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Jean-Bernard Chabot
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1 Page 1 sur 11 SMARTCOURS TS REACTIONS ACIDO-BASIQUES COURS I. LE P.H : DEFINITION ET MESURE 1. Définition du p.h Le p.h est une grandeur, sans unité, qui permet de mesurer l acidité ou la basicité d une solution. Le p.h d une solution est comprise entre 0 et 14. p.h = potentiel Hydrogène. solution de + en + acide solution de + en + basique SOLUTION SOLUTION SOLUTION ACIDE NEUTRE BASIQUE 2. Calcul du p.h d une solution aqueuse Le p.h d une solution aqueuse est lié à sa concentration en ions oxonium. p.h = log [H3O + ] ce qui s écrit encore : [H3O + ] = 10 -p.h

2 Page 2 sur Echelle de p.h Solution acide p.h < 7 H 3 O + > HO Solution neutre p.h = 7 H 3 O + = HO Solution basique p.h > 7 H 3 O + < HO 4. Mesure du p.h Méthode Fonctionnement Précision Papier p.h Papier changeant de couleur en fonction du p.h Précision faible, de l ordre de 0,5 p.h mètre Sonde reliée à un écran Précision importante, de l ordre de 0,05

3 Page 3 sur 11 II. THEORIE DE BRÖNSTED 1. Définition d une acide et d une base Un acide est une espèce chimique susceptible de céder un ou plusieurs protons (H + ). Une base est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs protons (H + ). 2. Couple acide-base Un couple acide-base est formé d un acide et de sa base conjuguée. Exemple Couple CH3COOH/CH3COO - L acide est CH3COOH et la base est CH3COO - 3. Demi-équation liée à un couple acide/base Un couple acide-base est lié par l équation bilan suivante : Acide = Base + H + Exemples CH3-COOH = CH3-COO - + H + NH4 + = NH3 + H +

4 Page 4 sur Autoprotolyse de l eau L eau intervient dans deux couples acide/base : - H2O/HO - l eau est l acide du couple - H3O + /H2O l eau est la base du couple Les demi-équations associées sont : H2O = HO - + H + H2O + H + = H3O + 2H2O = H3O + + HO - Cette réaction acido-basique de l eau s appelle l autoprotolyse de l eau. On parle du caractère ampholyte de l eau car elle peut se comporter à la fois comme un acide et comme une base.

5 Page 5 sur 11 III. ACIDES ET BASES FAIBLES NOTION D EQUILIBRE 1. Acides et bases faibles Un acide faible est un acide dont la réaction avec l eau n est pas totale. Une base faible est une base dont la réaction avec l eau n est pas totale. 2. Notion d équilibre La réaction entre un acide faible (ou une base faible) avec l eau n est pas totale mais conduit à un état d équilibre. En conséquence, quand un acide faible réagit avec l eau, il coexiste avec sa base conjuguée. AH + H2O A - + H3O + signifie que la réaction évolue dans les deux sens et conduit à un état d équilibre. 3. Constante d équilibre Soit une réaction : aa + bb cc + dd La constante d équilibre associée à cette réaction est : K = C eq c d D eq A a eq B b eq

6 Page 6 sur 11 IV. CONSTANTE D ACIDITE 1. Définition Un acide (AH) en solution aqueuse réagit avec l eau selon l équation suivante : AH + H 2 O = A + H 3 O + La constante d équilibre Ka, liée à ce type de réaction, s appelle constante d acidité. On définit la constante d acidité par la relation suivante : On a également : K a = A eq H 3 O + eq AH eq K a = 10 p.k a p. K a = logk a à un couple acide/base donné correspond un K a particulier. 2. p.h et p.ka On définit le p.ka par la relation suivante : p. H = p. K a + log A eq AH eq 3. Produit ionique de l eau La constante d équilibre Ke, liée à la réaction d autoprotolyse de l eau, s appelle produit ionique de l eau. On a : Ke = [H3O + ][HO - ] Dans toute solution aqueuse, à la température de 25 C : Ke = De même, p.ke = 14

7 Page 7 sur Comparaison des acides entre eux et des bases entre elles On rappelle que : à un couple acide/base donné correspond un p.ka particulier. Plus le p.ka d un couple est grand, plus son acide est fort. Plus le p.ka d un couple est faible, plus sa base est forte.

8 Page 8 sur 11 V. DOMAINES DE PREDOMINANCE 1. p.ka et domaine de prédominance A partir de la relation précédente, on peut déterminer, en connaissant le p.ka d un couple, qui de l acide ou de la base sera prédominant dans la solution aqueuse. p.h = p.ka p.h = p.ka p.h > p.ka p.h < p.ka l acide et la base sont en même concentration. la base prédomine. l acide prédomine. p.ka ACIDE BASE ET ACIDE BASE PREDOMINE EN QUANTITES PREDOMINE EGALES p.h 2. Cas des acides α-aminés Un acide α-aminé est un composé chimique possédant deux fonctions : - amine - carboxyle La fonction amine d un acide α-aminé portée par le carbone adjacent au groupe carboxyle. R CH COOH NH3 +

9 Page 9 sur Domaine de prédominance et acides α-aminés R CH COOH R CH COO - R CH COO - NH3 + NH3 + NH2 p.ka 1 p.ka 2 p.h

10 Page 10 sur 11 VI. ACIDE FORT ET BASE FORTE 1. Acide fort et base forte dans l eau Un acide fort est un acide qui réagit TOTALEMENT avec l eau. L équation de la réaction est la suivante : AH + H2O A - + H3O + Une base forte est une base qui réagit TOTALEMENT avec l eau. L équation de la réaction est la suivante : A - + H2O AH + HO - Le signe signifie que la réaction est totale. 2. Réaction entre un acide fort et une base forte L équation bilan entre un acide fort et une base forte est la suivante : H3O + + HO - 2 H2O Cette réaction est la réaction inverse de la réaction d autoprotolyse de l eau. La réaction entre un acide fort et une base forte est fortement exothermique (=la réaction dégage de la chaleur). Les acides forts et les bases fortes sont très corrosifs. De plus, la réaction est exothermique et comporte des risques de projection. En conséquence, le port de gants et de lunettes est obligatoire et les produits sont à manipuler avec précaution. 3. p.h d une solution de base forte On sait que : p.h = log[h3o + ] Donc, p.h = p.ke + log[ho - ]

11 Page 11 sur 11 VII. SOLUTION TAMPON ET ROLE EN MILIEU BIOLOGIQUE Une solution tampon est une solution dans le p.h varie peu si l on y ajoute de faibles quantités d un acide ou d une base ou si on la dilue un peu. En milieu biologique, une solution tampon sert à réguler le p.h (sang, salive, sucs gastriques ) Une solution tampon peut être fabriquée en mélangeant de manière équimolaire un acide faible et sa base conjuguée. RETOUR AU SITE

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