Fiche de révision : Acides, bases et méthodes de dosage

📋 Plan du Cours

1. Acides et bases de Brønsted
2. Couples conjugués et amphotérie
3. Solutions acides et basiques
4. Réactions acide-base
5. pH et concentration oxonium
6. Dosages par étalonnage
7. Principe et préparation du titrage
8. Suivi et équivalence du titrage
9. Composition et conductimétrie

📖 1. Acides et bases de Brønsted

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide de Brønsted : Joannes BRØNSTED, 1879-1947 — espèce chimique capable de céder au moins un ion hydrogène H+
• Base de Brønsted : Joannes BRØNSTED, 1879-1947 — espèce chimique capable de capter au moins un ion hydrogène H+

📝 Points essentiels

• Le passage de l’acide AH à sa base conjuguée A− s’effectue par perte d’un ion hydrogène : AH (aq) → A− (aq) + H+.

💡 Astuce mémo

L’acide cède H+, la base capte H+.

📖 2. Couples conjugués et amphotérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Couple acide-base : L’acide AH et la base A− s’il est possible de passer de l’un à l’autre par transfert d’un ion hydrogène
• Espèce amphotère : à la fois l’acide d’un couple et la base d’un autre couple

★ À maîtriser

• Les couples acide-base à connaître comprennent:
  • RCO2H / RCO2−
  • RNH3+ / RNH2
  • CO2,H2O / HCO3−
  • HCO3− / CO32−

Compléments

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

💡 Astuce mémo

Une espèce amphotère placée entre deux couples, acide d’un côté et base de l’autre.

📖 3. Solutions acides et basiques

★ À maîtriser

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

Compléments

📌 Les ions spectateurs comme Cl−, NO3− et Na+ n’ont aucun caractère acide ou basique.

💡 Astuce mémo

Plus de H3O+ → pH plus faible.

📖 4. Réactions acide-base

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction acide-base : Au cours de cette réaction, l’acide d’un couple réagit avec la base d’un autre couple

📝 Points essentiels

📌 Une réaction acide-base s’écrit avec une double flèche si la transformation est non totale et avec une simple flèche si elle est totale.

💡 Astuce mémo

Acide 1 + base 2 → base 1 + acide 2.

📖 5. pH et concentration oxonium

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : un indicateur d’acidité lié à la présence des ions oxonium H3O+ en solution

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une solution aqueuse diluée, le pH vérifie $pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}\right)$ avec $c^\circ=1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$.

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

Compléments

• Pour mesurer précisément le pH, le pH-mètre doit être étalonné et le résultat est exprimé avec une seule décimale.

💡 Astuce mémo

[H3O+] augmente, pH diminue ; [H3O+] diminue, pH augmente.

📖 6. Dosages par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : détermine la concentration d’une espèce en comparant une grandeur physique de la solution à celle de solutions étalons de concentrations connues

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une solution suffisamment diluée et une longueur d’onde fixée, la loi de Beer-Lambert s’écrit $A=\varepsilon\,\ell\,C=kC$.

📐 Formule — Pour une solution ionique suffisamment diluée ne contenant qu’un seul soluté ionique, la loi de Kohlrausch s’écrit $\sigma=kC$.

Compléments

📐 Formule — La conductivité d’une solution ionique diluée contenant les ions Xi vérifie $\sigma=\sum_i\lambda_{X_i}[X_i]$.

💡 Astuce mémo

Absorbance pour les espèces absorbantes, conductivité pour les solutions ioniques.

📖 7. Principe et préparation du titrage

🔑 Notions clés & Définitions

• Titrage : le réactif titré A, dont on cherche la quantité de matière, la masse ou la concentration, réagit avec le réactif titrant B de concentration connue

★ À maîtriser

📌 L’équivalence est atteinte lorsque les réactifs titré et titrant sont mélangés dans les proportions stœchiométriques.

📐 Formule — Pour la réaction $aA+bB\rightarrow cC+dD$, la relation à l’équivalence est $\frac{n_0(A)}{a}=\frac{n_E(B)}{b}$.

📐 Formule — La concentration du réactif titré vérifie $\frac{C_A V_A}{a}=\frac{C_B V_E}{b}$.

Compléments

• La réaction support d’un titrage doit être totale et rapide.

💡 Astuce mémo

Réaction totale → équivalence stœchiométrique → concentration recherchée.

📖 8. Suivi et équivalence du titrage

★ À maîtriser

📌 Un titrage suivi par pH-métrie repose sur une réaction acide-base et présente un saut de pH, tandis qu’un titrage suivi par conductimétrie fait intervenir des ions et présente une rupture de pente.

Compléments

• En pH-métrie, le volume à l’équivalence peut être déterminé par la méthode des tangentes ou par l’abscisse de l’extremum de la courbe dérivée.

• En conductimétrie, le point équivalent est repéré par l’intersection des deux segments de droite de la courbe de conductivité.

• Pour préciser l’équivalence, les mesures doivent être resserrées à son approche, par exemple en ajoutant le titrant millilitre par millilitre.

💡 Astuce mémo

pH-métrie : saut de pH ; conductimétrie : rupture de pente.

📖 9. Composition et conductimétrie

★ À maîtriser

• Pour établir la composition d’un système au cours d’un titrage, on détermine les quantités de matière des différentes espèces à partir de l’équation de réaction et de l’avancement.

• Lors du titrage de l’acide chlorhydrique par l’hydroxyde de sodium, la réaction support est H3O+ (aq) + HO− (aq) → 2 H2O (ℓ).

📌 En conductimétrie, la contribution d’une espèce ionique diminue si sa quantité de matière diminue, augmente si sa quantité augmente et reste inchangée si sa quantité reste constante ou nulle.

📌 Avant l’équivalence du titrage H3O+ par HO−, la conductivité diminue car H3O+ est remplacé par Na+ moins conducteur ; après l’équivalence, elle augmente car Na+ et HO− s’accumulent.

Compléments

📐 Formule — La conductance G et la conductivité σ sont reliées par $G=k_{\mathrm{cellule}}\,\sigma$.

💡 Astuce mémo

Les quantités d’ions évoluent → leurs contributions modifient la conductivité.

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de dosage par étalonnage