Fiche de révision : Équilibre acido-basique

📋 Plan du Cours

1. Autoprotolyse et pH de l’eau
2. Activité et solutions réelles
3. Électrolytes et dissociation
4. Acides bases et calcul du pH
5. Solutions tampons et pouvoir tampon
6. Régulation acido-basique de l’organisme

📖 1. Autoprotolyse et pH de l’eau

📝 Points essentiels

• L’eau se dissocie par autoprotolyse en ions H+ et OH−, puis H+ se solvate rapidement en H3O+.

• Dans l’eau pure à 25 °C, les concentrations [H3O+] et [OH−] sont toutes deux égales à 10−7 mol·L−1.

📐 Formule — Le pH est défini par $pH=-\log([H_3O^+])$ lorsque l’activité est assimilée à la concentration.

📌 Une solution est neutre lorsque [H3O+] = [OH−] et que son pH vaut 7 à 25 °C ; elle est acide si H3O+ est majoritaire et basique si OH− est majoritaire.

💡 Astuce mémo

H3O+ majoritaire → acide ; OH− majoritaire → basique

📖 2. Activité et solutions réelles

🔑 Notions clés & Définitions

• Activité : sa fraction effective, ou molarité apparente, dans la composition totale

📝 Points essentiels

📌 En solution réelle non diluée, les interactions entre solutés et la concentration ionique modifient le potentiel chimique, de sorte que l’activité ne peut pas être assimilée simplement à la concentration.

📌 En solution aqueuse réelle diluée, lorsque [H3O+] est inférieure à 10−2 mol·L−1, les interactions entre solutés sont négligeables, le coefficient d’activité γ est proche de 1 et l’activité peut être assimilée à la concentration molaire.

💡 Astuce mémo

Solution concentrée : interactions ; solution diluée : activité ≈ concentration

📖 3. Électrolytes et dissociation

🔑 Notions clés & Définitions

• Électrolyte : une molécule qui se dissocie en ions en solution aqueuse

📝 Points essentiels

📌 Un électrolyte fort se dissocie complètement avec un coefficient de dissociation égal à 1, tandis qu’un électrolyte faible se dissocie partiellement avec un coefficient inférieur à 1.

📌 Selon la loi d’Ostwald, une molécule est d’autant plus dissociée que la dilution est grande.

💡 Astuce mémo

Dilution accrue → ions plus éloignés → dissociation accrue

📖 4. Acides bases et calcul du pH

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : une substance capable de céder un H+ et d’augmenter la concentration en H+
• Base : une substance capable de capter un H+ et de diminuer la concentration en H+

★ À maîtriser

📌 Un acide et sa base conjuguée forment un couple acide/base ; ainsi, l’ion hydrogénocarbonate est la base conjuguée de l’acide carbonique.

• La constante d’acidité Ka est une constante d’équilibre qui permet de relier les concentrations d’un couple acide/base en solution aqueuse et qui varie avec la température.

Compléments

• Les polyacides peuvent libérer plusieurs H+, et lorsque leurs fonctions sont des acides faibles, cette libération est progressive selon les pKa.

💡 Astuce mémo

Acide : cède H+ ; base : capte H+

📖 5. Solutions tampons et pouvoir tampon

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution tampon : une solution dont le pH varie peu lors de l’ajout de petites quantités d’acide ou de base ou lors d’une dilution
• Pouvoir tampon : le nombre de moles d’acide ou de base forte à ajouter à 1 L de solution tampon pour faire varier son pH d’une unité

📝 Points essentiels

• Pour un couple acide faible/base conjuguée, si [A−] = [AH], alors le pH est égal au pKa.

• Une solution tampon doit contenir en proportions proches un acide faible et sa base conjuguée, ou une base faible et son acide conjugué.

• Le pouvoir tampon est maximal lorsque [A−] = [AH], c’est-à-dire lorsque pH = pKa, et sa zone d’efficacité s’étend sur environ 3 unités de pH centrées sur le pKa.

💡 Astuce mémo

Demi-équivalence → pouvoir tampon maximal ; équivalence → base seule

📖 6. Régulation acido-basique de l’organisme

★ À maîtriser

• Les principaux tampons de l’organisme sont: le tampon bicarbonate/acide carbonique, le tampon phosphate, les protéines intracellulaires et plasmatiques

• Le tampon bicarbonate/acide carbonique est un tampon ouvert : le CO2 est régulé par les poumons et les ions HCO3− sont régulés par les reins.

• Le pH artériel est physiologiquement maintenu entre 7,35 et 7,45 ; un pH inférieur à 7,35 définit une acidose et un pH supérieur à 7,45 définit une alcalose.

• La compensation d’un trouble acido-basique dépend de son origine : un trouble métabolique est compensé par la respiration, tandis qu’un trouble respiratoire est compensé par le métabolisme rénal.

• En cas d’acidose métabolique, l’hyperventilation diminue la PCO2, tandis qu’en cas d’alcalose métabolique, l’hypoventilation augmente la PCO2 mais reste limitée par l’oxygénation.

• En cas d’acidose respiratoire, les reins augmentent les HCO3− par réabsorption, tandis qu’en cas d’alcalose respiratoire, ils diminuent les HCO3− par élimination rénale.

• Une compensation ne constitue pas une guérison : la cause primaire du désordre acido-basique doit être traitée.

Compléments

• Selon la loi de Henry, le coefficient de solubilité du CO2 dans le plasma à 37 °C vaut 0,03 mmol·L−1·mmHg−1.

💡 Astuce mémo

Trouble métabolique → compensation respiratoire ; trouble respiratoire → compensation métabolique

📊 Tableaux de synthèse

Troubles et compensations