Fiche de révision : Acides et bases en solution

📋 Plan du Cours

1. Modèle de Brønsted
2. Espèces amphotères
3. Couples acide-base usuels
4. Solutions acides et basiques
5. Réactions acido-basiques
6. pH, mesure et dilution

📖 1. Modèle de Brønsted

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide de Brønsted : Brønsted — Espèce chimique capable de céder un ion hydrogène H⁺ ou proton.
• Base de Brønsted : Brønsted — Espèce chimique capable de gagner un ion hydrogène H⁺ ou proton.
• Couple acide-base : Association d’un acide AH et de sa base conjuguée A⁻, notés AH/A⁻, qui peuvent se transformer l’un en l’autre par perte ou gain d’un proton.

★ À maîtriser

📐 Formule — La demi-équation d’un acide AH s’écrit $AH(aq) \rightleftharpoons A^-(aq) + H^+$.

Compléments

• En solution aqueuse, l’ion hydrogène H⁺ s’associe à une molécule d’eau pour former l’ion oxonium H₃O⁺.

💡 Astuce mémo

Acide = cède H⁺ ; base = gagne H⁺

📖 2. Espèces amphotères

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce amphotère : À la fois l’acide d’un couple et la base d’un autre couple.

💡 Astuce mémo

Un ampholyte est acide dans un couple et base dans un autre

📖 3. Couples acide-base usuels

★ À maîtriser

• Dans le couple H₃O⁺(aq)/H₂O(l), l’ion oxonium H₃O⁺ est l’acide et l’eau H₂O est la base.

• Dans le couple H₂O(l)/HO⁻(aq), l’eau H₂O est l’acide et l’ion hydroxyde HO⁻ est la base.

• L’eau est une espèce amphotère car elle est la base du couple H₃O⁺/H₂O et l’acide du couple H₂O/HO⁻.

Compléments

• Les couples de l’acide carbonique sont CO₂,H₂O ou H₂CO₃(aq)/HCO₃⁻(aq) et HCO₃⁻(aq)/CO₃²⁻(aq).

• Les couples d’amines comprennent:

  • R₁NH₃⁺/R₁NH₂
  • R₁R₂NH₂⁺/R₁R₂NH
  • R₁R₂R₃NH⁺/R₁R₂R₃N

💡 Astuce mémo

H₃O⁺/H₂O puis H₂O/HO⁻ : l’eau change de rôle

📖 4. Solutions acides et basiques

📝 Points essentiels

• Une solution d’hydroxyde de sodium contient Na⁺(aq) et HO⁻(aq), et elle est basique en raison de la présence des ions hydroxyde HO⁻.

• Une solution d’acide chlorhydrique contient H₃O⁺(aq) et Cl⁻(aq), et elle est acide en raison de la présence des ions oxonium H₃O⁺.

💡 Astuce mémo

H₃O⁺ rend acide, HO⁻ rend basique

📖 5. Réactions acido-basiques

★ À maîtriser

• Lors d’une réaction acido-basique, l’acide d’un couple réagit avec la base d’un autre couple par transfert d’un proton H⁺.

📐 Formule — La réaction générale entre AH/A⁻ et BH/B⁻ s’écrit $AH(aq) + B^-(aq) \rightleftharpoons A^-(aq) + BH(aq)$.

• Pour écrire une réaction acido-basique, il faut identifier les deux couples intervenants puis transférer un proton H⁺ entre les espèces réagissantes.

Compléments

• La réaction entre l’acide éthanoïque CH₃-COOH et l’ion hydroxyde HO⁻ s’écrit $CH_3COOH + HO^- \rightarrow CH_3COO^- + H_2O$.

💡 Astuce mémo

Acide 1 + Base 2 → Base 1 + Acide 2

📖 6. pH, mesure et dilution

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : Ou potentiel hydrogène, indique l’acidité ou la basicité d’une solution aqueuse et dépend de la concentration en ions oxonium H₃O⁺(aq).

★ À maîtriser

📐 Formule — Le pH est défini par $pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}\right)$, avec $c^\circ=1{,}0\ \mathrm{mol.L^{-1}}$.

📐 Formule — La concentration en ions oxonium se déduit du pH par $[H_3O^+]=c^\circ\times10^{-pH}$.

📌 Le papier pH donne une mesure rapide et approchée, au mieux à 1 unité près, par comparaison avec une échelle de teintes, tandis que le pH-mètre fournit une valeur après étalonnage avec une précision générale de 0,05.

📌 Lors d’une dilution, il faut verser l’acide ou la base concentré dans le solvant et non le solvant dans l’acide ou la base, car la réaction est exothermique et peut provoquer des projections corrosives.

📐 Formule — Le facteur de dilution est le rapport des concentrations de la solution mère et de la solution fille : $F=\frac{C_{mère}}{C_{fille}}$.

Compléments

📌 La relation du pH est valable en solution aqueuse diluée lorsque [H₃O⁺] ≤ 1 mol.L⁻¹ ; en dehors de cette condition, le pH peut être inférieur à 0 ou supérieur à 14.

📐 Formule — Lorsque le facteur de dilution vaut F=10, le pH de la solution fille vérifie $pH_{fille}=1+pH_{mère}$.

💡 Astuce mémo

Dilution → baisse de [H₃O⁺] → augmentation du pH

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de mesure du pH