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Résumé complet : Les réactions acido-basiques

Table des matières

1 Acides et bases selon Brønsted

📌 Définitions

Un acide est une espèce chimique capable de céder un ou plusieurs protons $H^+$. Une base est une espèce chimique capable de capter un ou plusieurs protons $H^+$.

📌 Point de vue macroscopique

À 25 °C, une espèce dissoute dans l'eau pure donne un pH < 7 si c'est un acide, et un pH > 7 si c'est une base.

📌 Exemples courants

Acides : vinaigre, coca-cola, détartrants (Antikal, Harpic). Bases : déboucheurs (Destop, soude), levure chimique.

2 Le couple acide/base conjugué

📌 Définition

$AH$ et $A^-$ forment un couple acide/base $AH/A^-$ s'ils sont liés par l'échange d'un unique proton $H^+$. Demi-équation :

$AH \rightleftharpoons A^- + H^+$
📌 Remarque

En solution aqueuse, le proton $H^+$ n'existe jamais isolé : il est solvaté sous la forme $H_3O^+$.

3 Les couples de l'eau et l'ampholyte

📌 Double comportement de l'eau

Base du couple $H_3O^+/H_2O$ : $H_3O^+ \rightleftharpoons H_2O + H^+$. Acide du couple $H_2O/HO^-$ : $H_2O \rightleftharpoons HO^- + H^+$.

📌 Ampholyte

Une espèce qui est à la fois acide d'un couple et base d'un autre couple est un ampholyte (ex : $H_2O$, $HCO_3^-$).

4 Les indicateurs colorés

📌 Définition

Un indicateur coloré est un couple $HIn/In^-$ dont les deux formes ont des couleurs différentes. La couleur observée dépend de la forme majoritaire et de la zone de virage du pH.

IndicateurForme acideZone de virageForme basique
HélianthineRouge3,1 – 4,4Jaune
BBTJaune6,0 – 7,6Bleu
PhénolphtaléineIncolore8,2 – 10Rose-violacé

5 Équation de la réaction acido-basique

📌 Formule générale

Combinaison des demi-équations de deux couples différents ($A_1H/A_1^-$ et $A_2H/A_2^-$) :

$A_1H + A_2^- \longrightarrow A_1^- + A_2H$
acide 1 + base 2 → base 1 + acide 2 (le $H^+$ se simplifie)

6 Tableau récapitulatif des couples usuels

CoupleDemi-équation
$H_3O^+/H_2O$$H_3O^+ \rightleftharpoons H_2O + H^+$
$H_2O/HO^-$$H_2O \rightleftharpoons HO^- + H^+$
$NH_4^+/NH_3$$NH_4^+ \rightleftharpoons NH_3 + H^+$
$CH_3COOH/CH_3COO^-$$CH_3COOH \rightleftharpoons CH_3COO^- + H^+$
$HCOOH/HCOO^-$$HCOOH \rightleftharpoons HCOO^- + H^+$
$CO_2,H_2O/HCO_3^-$$CO_2,H_2O \rightleftharpoons HCO_3^- + H^+$
$HCO_3^-/CO_3^{2-}$$HCO_3^- \rightleftharpoons CO_3^{2-} + H^+$

7 Méthode : résoudre un exercice acido-basique

Étape 1 : Repérer les deux espèces qui réagissent et identifier leurs couples acide/base respectifs.
Étape 2 : Écrire chaque demi-équation dans le sens où elle se produit réellement dans la réaction.
Étape 3 : Additionner les deux demi-équations en simplifiant $H^+$ pour obtenir l'équation globale.
Étape 4 : Si des quantités de matière sont données, construire le tableau d'avancement et déterminer le réactif limitant.
Étape 5 : Calculer les concentrations finales en divisant par le volume total du mélange.

8 À retenir

Essentiel
  • Acide = cède un $H^+$ ; base = capte un $H^+$ (Brønsted).
  • Un couple acide/base $AH/A^-$ vérifie $AH \rightleftharpoons A^- + H^+$.
  • L'eau est un ampholyte : base du couple $H_3O^+/H_2O$, acide du couple $H_2O/HO^-$.
  • Un indicateur coloré $HIn/In^-$ change de teinte selon la forme majoritaire, dans sa zone de virage.
  • Équation générale : acide 1 + base 2 → base 1 + acide 2.
Et après ?

Les réactions acido-basiques sont à la base des dosages acido-basiques (titrages), qui permettent de déterminer précisément la concentration d'un acide ou d'une base inconnue à l'aide d'un indicateur coloré ou d'un pH-mètre.

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