Le caractère acido-basique d’une solution est dû à la présence d’ions oxonium H3O+.
relations entre le pH et la concentration en H3O+ : pH=−log[H3O+] et [H3O+]=10−pH avec
[H3O+] la concentration en ions oxonium en mol.L-1
pH sans unité
Plus le pH est grand, plus la concentration en ions oxonium est faible.
À l’inverse, plus le pH est faible, plus la concentration en ions oxonium est élevée.
On peut mesurer le pH :
avec du papier pH (précision de une unité de pH) ;
avec un pH-mètre (précision de 0,1 unité de pH).
B) Je sais donner la définition du produit ionique de l’eau
relation entre le produit ionique de l’eau, la concentration en HO− et la concentration enH3O+ : Ke=[H3O+]×[HO−] avec
[H3O+] la concentration en ions oxonium en mol.L-1
[HO−] la concentration en ions hydroxyde en mol.L-1
Ke le produit ionique de l’eau sans unité
On note pKe=−log(Ke). À 25 °C, pKe=14.
2Théorie de Brönsted sur les acides et bases
A) Je connais les caractéristiques d’un acide et d’une base
Un acide est une espèce chimique susceptible de céder un proton H+.
La demi-équation correspondante s’écrit AH↔A−+H+.
Une base est une espèce chimique susceptible de capter un proton H+.
La demi-équation correspondante s’écrit B+H+↔BH+.
B) Je connais les caractéristiques des couples acide-base
Un couple acide/base est l’ensemble d’un acide et d’une base qui possède la même demi-équation.
On note le couple AH/A−.
L’acide AH et la base A− sont alors dits conjugués.
ex. : le couple NH4+/NH3 est composé de l'acide NH4+ et de la base NH3.
C) Je connais la mise en place d’une réaction acido-basique
Une réaction acido-basique est une réaction entre deux couples acide-base, A1H/A1− et A2H/A2−.
C’est la combinaison des deux demi-équations :
A1H↔A1−+H+ ;
A2−+H+↔A2H.
Cette réaction s’écrit A1H+A2−→A2H+A1−.
Attention, l’eau H2O peut se comporter à la fois comme un acide, dans le couple H2O/HO−, ou comme une base, dans le couple H3O+/H2O.
3Acides et bases forts et faibles, constante d’acidité
A) Je sais définir les acides et bases forts
Un acide AH est fort s’il réagit totalement avec l’eau suivant la réaction :
AH+H2O→A−+H3O+
ex. : HCl
Une base B est forte si elle réagit totalement avec l’eau suivant la réaction :
B+H2O→BH++HO−
ex. : NaOH
La réaction acido-basique entre un acide fort et une base forte d’un autre couple est quasi-totale.
ex. : NaOH+HCl→H2O+Na++Cl−
B) Je sais définir les acides et bases faibles
Un acide AH est faible s’il réagit partiellement avec l’eau suivant la réaction :
AH+H2O↔A−+H3O+
ex. : NH4+
Une base B est faible si elle réagit partiellement avec l’eau suivant la réaction :
B+H2O↔BH++HO−
ex. : NH3
C) Je sais définir la constante d’acidité
relation entre la constante d’acidité, la concentration en acide, la concentration en base et la concentration en ion oxonium : Ka=[AH][H3O+]×[A−] avec
[AH] la concentration en acide en mol.L-1
[A−] la concentration en base en mol.L-1
[HO−] la concentration en ions hydroxyde en mol.L-1
Ka la constante d’acidité sans unité
On note pKa=−log(Ka).
On dit qu’une espèce A est prédominante par rapport à une espèce B si [A]>[B].
relation entre la constante d’acidité, la concentration en acide, la concentration en base et lepH : pH=pKa+log([AH][A−]) avec
[AH] la concentration en acide en mol.L-1
[A−] la concentration en base en mol.L-1
pH sans unité
pKa sans unité
4Titrage acido-basique
A) Je connais le déroulement d’un titrage
Doser ou titrer une espèce chimique en solution consiste à déterminer sa concentration dans la solution.
Lors d’un titrage on introduit progressivement une espèce Btitrante dans la solution Aà titrer.
L’équivalence se produit lorsque les espèces A et B sont présentes dans des proportions stœchiométriques
On a alors CA×VA=CB×VBE avec
CA la concentration en A en mol.L-1
VA le volume de la solution titrée en L
CB la concentration en B en mol.L-1
VBE le volume de la solution titrante ajoutée à l'équivalence en L
B) Je sais les différentes méthodes pour exploiter un graphe pH/volume
Trois méthodes sont principalement utilisées pour exploiter un graphe pH/volume :
la méthode des tangentes parallèles
la méthode de la dérivée
la méthode colorimétrique
Ces méthodes visent à déterminer le point d’équivalence et donc le volume à l’équivalence.