∫
π
√
∑
Δ
∞
x²
sinθ
Xpert © 2026 - 1 Bac Sciences Expérimentales
Le vinaigre, le coca-cola, la levure, les déboucheurs... tous ces produits de la vie courante contiennent des acides ou des bases. Mais qu'est-ce qui définit vraiment un acide ou une base au niveau microscopique ? C'est ce que nous allons découvrir.
On verse une solution de soude $(Na^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)})$ dans une solution de chlorure d'ammonium $(NH_4^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)})$ placée dans un tube à essai, puis on chauffe légèrement. On approche à l'ouverture du tube un papier imbibé de sulfate de cuivre anhydre.
On observe un dégagement de gaz à l'odeur piquante, et le papier réactif bleuit : ce gaz est de l'ammoniac $NH_3$.
Le mélange dégage de l'ammoniac NH₃, détecté par le bleuissement du papier au sulfate de cuivre
Les ions $Na^+$ et $Cl^-$ ne participent pas à la réaction : ce sont des ions spectateurs. Au cours de cette transformation, l'ion ammonium $NH_4^+$ a perdu un proton $H^+$ pour devenir $NH_3$, tandis que l'ion hydroxyde $HO^-$ a capté ce proton $H^+$ pour devenir $H_2O$.
On approche l'un de l'autre un flacon contenant de l'ammoniac gazeux $NH_3\,_{(g)}$ et un flacon contenant du chlorure d'hydrogène gazeux $HCl_{(g)}$, sans qu'ils se touchent directement. On observe la formation immédiate de fumées blanches : ce sont des cristaux de chlorure d'ammonium $NH_4Cl$.
La rencontre des deux gaz produit des fumées blanches de chlorure d'ammonium
Ici, c'est l'inverse : la molécule $NH_3$ capte un proton $H^+$ cédé par $HCl$ pour donner $NH_4^+$.
Dans les deux activités, on retrouve le même couple d'espèces $NH_4^+/NH_3$, qui échangent un proton $H^+$ dans un sens ou dans l'autre selon la réaction. Une réaction qui met en jeu un transfert de proton $H^+$ entre deux espèces chimiques est appelée réaction acido-basique.
Un acide est une espèce chimique (molécule ou ion) capable de céder un ou plusieurs protons $H^+$.
Une base est une espèce chimique (molécule ou ion) capable de capter un ou plusieurs protons $H^+$.
À 25 °C, une espèce chimique dissoute dans l'eau pure donne :
| Espèce chimique | Solution correspondante |
|---|---|
| Chlorure d'hydrogène $HCl_{(g)}$ | Acide chlorhydrique : $H_3O^+_{(aq)} + Cl^-_{(aq)}$ |
| Acide nitrique $HNO_3\,_{(l)}$ | $H_3O^+_{(aq)} + NO_3^-_{(aq)}$ |
| Acide sulfurique $H_2SO_4\,_{(l)}$ | $2H_3O^+_{(aq)} + SO_4^{2-}_{(aq)}$ |
| Acide éthanoïque $CH_3COOH$ | Vinaigre |
| Dioxyde de carbone $CO_2\,_{(g)}$ | $CO_2,\,H_2O_{(aq)}$ |
| Espèce chimique | Solution correspondante |
|---|---|
| Hydroxyde de sodium $NaOH_{(s)}$ | Soude : $Na^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)}$ |
| Hydroxyde de potassium $KOH_{(s)}$ | $K^+_{(aq)} + HO^-_{(aq)}$ |
| Ammoniac $NH_3\,_{(g)}$ | $NH_3\,_{(aq)}$ |
| Carbonate de sodium $Na_2CO_3\,_{(s)}$ | $2Na^+_{(aq)} + CO_3^{2-}_{(aq)}$ |
Deux espèces chimiques $AH$ et $A^-$ constituent un couple acide/base, noté $AH/A^-$, si l'on peut passer de l'une à l'autre par perte ou gain d'un unique proton $H^+$. On dit que $AH$ et $A^-$ sont conjugués.
Ce couple est caractérisé par une demi-équation acido-basique, qui s'écrit toujours dans le même sens conventionnel :
Selon la réaction, cette demi-équation peut se produire dans un sens (l'acide cède son proton) ou dans l'autre (la base capte un proton) :
D'après l'activité 1, l'ion ammonium $NH_4^+$ a perdu un proton pour donner $NH_3$. Ces deux espèces forment donc un couple acide/base :
noté $NH_4^+/NH_3$ — ion ammonium (acide) / ammoniac (base).
| Couple acide/base | Demi-équation | Noms |
|---|---|---|
| $NH_4^+/NH_3$ | $NH_4^+ \rightleftharpoons NH_3 + H^+$ | ion ammonium / ammoniac |
| $CH_3COOH/CH_3COO^-$ | $CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$ | acide éthanoïque / ion éthanoate |
| $HCOOH/HCOO^-$ | $HCOOH \rightleftharpoons HCOO^- + H^+$ | acide méthanoïque / ion méthanoate |
| $HCO_3^-/CO_3^{2-}$ | $HCO_3^- \rightleftharpoons CO_3^{2-} + H^+$ | ion hydrogénocarbonate / ion carbonate |
| $CO_2,H_2O/HCO_3^-$ | $CO_2,H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+$ | dioxyde de carbone dissous / ion hydrogénocarbonate |
Cette écriture avec $H^+$ seul est une schématisation : en solution aqueuse, le proton n'existe jamais isolé, il est toujours solvaté sous la forme de l'ion oxonium $H_3O^+$.
Pour chacune des espèces suivantes, préciser si elle peut jouer le rôle d'un acide, d'une base, ou les deux (selon Brønsted) : $H_2O$ ; $HCOOH$ ; $HO^-$ ; $NH_3$.
Écrire la demi-équation acido-basique du couple $HNO_2/NO_2^-$ (acide nitreux / ion nitrite).
Dans l'équation $CO_3^{2-}_{(aq)} + CH_3COOH_{(aq)} \rightarrow HCO_3^-_{(aq)} + CH_3COO^-_{(aq)}$, identifier les deux couples acide/base mis en jeu et préciser l'espèce acide et l'espèce basique de chacun.