Fiche de révision : Acido-basicité et méthodes analytiques

📋 Plan du Cours

1. Acides et bases de Brønsted
2. Couples acide-base et amphotérie
3. Structure moléculaire acido-basique
4. Réactions acide-base
5. Définition et mesure du pH
6. Spectroscopies UV-visible et infrarouge
7. Conductance et conductivité
8. Dosage par étalonnage

📖 1. Acides et bases de Brønsted

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide de Brønsted : Espèce chimique susceptible de céder un ion hydrogène H⁺.
• Base de Brønsted : Espèce chimique capable de capter un ion hydrogène H⁺.

★ À maîtriser

📐 Formule — La demi-équation d’un acide s’écrit $\text{Acide} = \text{autre espèce chimique} + \mathrm{H^+}$.

Compléments

• Les propriétés basiques des solutions de soude et de potasse sont dues à la présence de l’ion hydroxyde HO⁻(aq), les ions Na⁺(aq) ou K⁺(aq) étant spectateurs.

💡 Astuce mémo

Acide = cède H⁺ ; base = capte H⁺

📖 2. Couples acide-base et amphotérie

🔑 Notions clés & Définitions

• Couple acide-base : Constitué d’un acide AH et de sa base conjuguée A⁻, selon la demi-équation $\mathrm{AH = A^- + H^+}$.

★ À maîtriser

📌 Dans l’écriture conventionnelle d’un couple acide-base AH/A⁻, la forme acide AH est à gauche et la forme basique A⁻ est à droite.

• L’eau est une espèce amphotère, car elle peut se comporter comme un acide ou comme une base.

Compléments

• Les couples acide-base cités sont:
  • H₃O⁺/H₂O
  • H₂O/HO⁻
  • NH₄⁺/NH₃
  • CH₃COOH/CH₃COO⁻
  • H₂CO₃/HCO₃⁻
  • HCO₃⁻/CO₃²⁻

💡 Astuce mémo

AH perd H⁺ pour devenir A⁻ ; A⁻ gagne H⁺ pour redevenir AH

📖 3. Structure moléculaire acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• Structure d’un acide : Liaison polarisée entre un atome d’hydrogène et un atome plus électronégatif, dont la rupture permet la libération de H⁺.
• Structure d’une base : Atome d’oxygène ou d’azote portant un ou plusieurs doublets non liants capables de capter H⁺.

💡 Astuce mémo

Liaison polarisée rompue → libération de H⁺ ; doublet non liant disponible → capture de H⁺

📖 4. Réactions acide-base

★ À maîtriser

• Une transformation acide-base résulte du transfert de H⁺ d’un acide A₁H vers une base A₂⁻, puis forme A₁⁻ et A₂H.

📌 Pour écrire une réaction acide-base, on additionne membre à membre les deux demi-équations des couples impliqués, en supprimant l’ion H⁺ transféré.

Compléments

• La réaction entre NH₃(aq) et H₃O⁺(aq) est NH₃(aq) + H₃O⁺(aq) → NH₄⁺(aq) + H₂O(l), avec transfert de H⁺ de H₃O⁺ vers NH₃.

• Une réaction acide-base provoque une variation du pH de la solution.

💡 Astuce mémo

Acide 1 cède H⁺ → base 2 le capte → deux couples se transforment

📖 5. Définition et mesure du pH

★ À maîtriser

📐 Formule — Le pH est défini par $\mathrm{pH = -\log\left(\frac{[H_3O^+]}{C^\circ}\right)}$, avec C° = 1 mol.L⁻¹, et il est sans unité.

📐 Formule — La concentration en ions oxonium se déduit du pH par $[H_3O^+] = C^\circ \times 10^{-\mathrm{pH}}$.

Compléments

• Pour une solution de pH 2,50, la concentration en ions oxonium vaut 3,2×10⁻³ mol.L⁻¹.

• Le pH d’une solution se mesure notamment avec un pH-mètre ou un indicateur coloré.

💡 Astuce mémo

[H₃O⁺] grande → pH faible ; [H₃O⁺] faible → pH élevé

📖 6. Spectroscopies UV-visible et infrarouge

🔑 Notions clés & Définitions

• Spectre UV-visible : Représente l’absorbance d’une espèce chimique en fonction de la longueur d’onde de la radiation, exprimée en nm.
• Spectre infrarouge : Représente la transmittance T en pourcentage d’une espèce chimique en fonction du nombre d’onde σ, inverse de la longueur d’onde, en cm⁻¹.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une solution peu concentrée, la loi de Beer-Lambert s’écrit $A = \varepsilon \times l \times c$.

• L’identification infrarouge consiste à repérer les bandes d’absorption, identifier les groupes caractéristiques correspondants, puis rechercher ces groupes dans la formule de la molécule.

Compléments

• Parmi les molécules de formule C₄H₈O proposées, le spectre du document 6 correspond au butan-2-one.

💡 Astuce mémo

UV-visible mesure l’absorbance ; infrarouge mesure la transmittance

📖 7. Conductance et conductivité

🔑 Notions clés & Définitions

• Conductance : Inverse de sa résistance R et vérifie $G = \frac{1}{R} = \frac{i}{u}$.

★ À maîtriser

📐 Formule — La conductivité σ est donnée par $G = \sigma\frac{S}{l}$, soit $\sigma = G\frac{l}{S}$, et s’exprime en S·m⁻¹.

📐 Formule — La loi de Kohlrausch permet de calculer la conductivité par $\sigma = \sum_i \lambda_{X_i}[X_i]$, pour des concentrations inférieures à 1,0×10⁻² mol.L⁻¹.

Compléments

• Pour u = 0,50 V et i = 124 μA, la conductance vaut 2,48×10⁻⁴ S.

• Pour une solution de Ni(NO₃)₂, la dissolution donne Ni(NO₃)₂ → Ni²⁺ + 2NO₃⁻, donc [Ni²⁺] = c et [NO₃⁻] = 2c.

💡 Astuce mémo

Ions plus nombreux ou plus mobiles → conductivité plus grande

📖 8. Dosage par étalonnage

🔑 Notions clés & Définitions

• Dosage par étalonnage : Utilise une courbe d’étalonnage pour déterminer la concentration d’une solution inconnue.

★ À maîtriser

• Un dosage par étalonnage consiste à préparer des solutions étalons, mesurer une grandeur physique, tracer la courbe d’étalonnage, mesurer la solution inconnue, puis en déduire sa concentration.

Compléments

📌 Le dosage conductimétrique par étalonnage nécessite un seul soluté apporté.

📌 Le dosage spectrophotométrique par étalonnage nécessite une seule espèce absorbante et utilise de préférence la longueur d’onde du maximum d’absorbance λmax.

💡 Astuce mémo

Étalons → mesures → courbe → mesure inconnue → concentration

📊 Tableaux de synthèse

Comparaison des spectroscopies

Conductance et conductivité