Acides et bases
Reactions acido-basiques et pH
Objectifs Bac
- *Definir un acide et une base selon Bronsted
- *Calculer le pH d'une solution
- *Ecrire et equilibrer une reaction acido-basique
- *Maitriser les titrages acido-basiques
Les reactions acido-basiques sont parmi les plus courantes en chimie. Comprendre le concept d'acide et de base selon Bronsted, savoir calculer un pH et realiser un titrage sont des competences essentielles. Ce chapitre pose les fondements de la chimie des solutions aqueuses.
1F4DALecon approfondie
1. Definition de Bronsted
Selon Bronsted-Lowry, un acide est une espece chimique capable de ceder un proton H+, tandis qu'une base est une espece capable de capter un proton. Un acide AH et sa base conjuguee A- forment un couple acide/base : AH/A-. L'eau est amphotere : elle peut se comporter comme un acide (H2O/OH-) ou comme une base (H3O+/H2O). Le produit ionique de l'eau Ke = [H3O+][OH-] = 10^-14 a 25 degC.
2. Le pH et sa mesure
Le pH mesure l'acidite d'une solution : pH = -log[H3O+]. Une solution est acide si pH < 7, neutre si pH = 7, basique si pH > 7 (a 25 degC). Le pH se mesure avec un pH-metre ou des indicateurs colores. La relation entre pH et pOH : pH + pOH = 14. Pour une solution d'acide fort de concentration C : pH = -log(C). Pour une base forte : pOH = -log(C) et pH = 14 - pOH.
3. Acides forts et acides faibles
Un acide fort (HCl, HNO3, H2SO4) est totalement dissocie en solution : la reaction avec l'eau est totale. Un acide faible (CH3COOH, HCOOH) n'est que partiellement dissocie : la reaction est un equilibre. La constante d'acidite Ka caracterise la force d'un acide faible : Ka = [H3O+][A-]/[AH]. Plus Ka est grand (ou pKa petit), plus l'acide est fort. On utilise souvent pKa = -log(Ka).
4. Les titrages acido-basiques
Un titrage permet de determiner la concentration d'un acide ou d'une base. On verse une solution titrante dans la solution a titrer jusqu'a l'equivalence. A l'equivalence, les quantites de matiere d'acide et de base sont en proportions stoechiometriques. On repere l'equivalence par un indicateur colore ou par suivi pH-metrique. La courbe pH = f(V) presente un saut de pH a l'equivalence.
5. Solutions tampons
Une solution tampon est un melange d'un acide faible et de sa base conjuguee en concentrations voisines. Son pH varie peu par ajout d'acide ou de base. Le pH d'un tampon est donne par la relation de Henderson-Hasselbalch : pH = pKa + log([A-]/[AH]). Les tampons sont essentiels en biologie (sang, pH = 7.4) et en chimie analytique.
1F4D0Formules essentielles
Definition du pH
Ou [H3O+] est en mol/L
Constante d'acidite
A l'equilibre, pour un acide faible
Relation pH-pKa
Henderson-Hasselbalch
Produit ionique de l'eau
A 25 degC
Relation pH-pOH
A 25 degC
Equivalence
A l'equivalence d'un titrage
1F4DDVocabulaire essentiel
2705Exemples resolus
Calcul du pH d'un acide fort
Calcul du pH d'un acide faible
1F4DDExercices type Bac
Etude d'un titrage acido-basique
Conseils de methode :
- 1Bien identifier l'acide et la base
- 2Ecrire la reaction de titrage
- 3Exploiter la courbe pH-metrique pour trouver l'equivalence
- 4Calculer la concentration inconnue
Calculs de pH et de pKa
Conseils de methode :
- 1Maitriser les formules de pH
- 2Distinguer acide fort et acide faible
- 3Attention aux puissances de 10
- 4Verifier la coherence des resultats
Synthese
Les reactions acido-basiques reposent sur l'echange de protons. Le pH quantifie l'acidite d'une solution. Les acides forts sont totalement dissocies, les acides faibles partiellement. Les titrages permettent de doser une espece en solution. Les solutions tampons ont un pH stable, essentiel en biologie et en chimie.
