Fiche de révision : Force des acides et des bases

📋 Plan du Cours

1. Produit ionique de l’eau
2. Acides et bases forts
3. Acides et bases faibles
4. Constante d’acidité et pKA
5. Domaines de prédominance
6. Applications acidobasiques

📖 1. Produit ionique de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Produit ionique de l’eau : Le produit ionique de l’eau est la constante d’équilibre de la réaction $2H_2O(l) \rightleftharpoons H_3O^+(aq)+HO^-(aq)$, avec $K_e=\frac{[H_3O^+]_{éq}[HO^-]_{éq}}{(c^0)^2}=1{,}0\times10^{-14}$ à 25 °C.

★ À maîtriser

📐 Formule — À 25 °C, le pKe vérifie $pK_e=-\log K_e=14{,}0$.

Compléments

📌 Dans toute solution aqueuse, les concentrations en ions oxonium et en ions hydroxyde sont liées par le produit ionique de l’eau.

📖 2. Acides et bases forts

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide fort : Un acide est dit fort lorsque la transformation entre l’acide et l’eau est totale, de sorte que le taux d’avancement vaut τ=1.
• Base forte : Une base est dite forte lorsque la transformation entre la base et l’eau est totale, de sorte que le taux d’avancement vaut τ=1.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un acide fort de concentration apportée CA, le pH vérifie $pH=-\log\left(\frac{C_A}{c^0}\right)$.

📐 Formule — Pour une base forte de concentration apportée CB, le pH vérifie $pH=14+\log\left(\frac{C_B}{c^0}\right)$ à 25 °C.

💡 Astuce mémo

Fort = transformation totale ; faible = transformation non totale.

📖 3. Acides et bases faibles

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide faible : Un acide est dit faible lorsque la transformation entre l’acide et l’eau n’est pas totale et que le taux d’avancement vérifie τ<1.
• Base faible : Une base est dite faible lorsque la transformation entre la base et l’eau n’est pas totale et que le taux d’avancement vérifie τ<1.

★ À maîtriser

• Lors de la réaction d’un acide faible avec l’eau, un équilibre chimique s’établit avec présence simultanée des réactifs et des produits, et l’avancement final vérifie $x_{éq}<x_{max}$.

Compléments

📐 Formule — Pour un acide faible de concentration apportée CA, le taux d’avancement peut être calculé par $\tau=\frac{x_{éq}}{x_{max}}=\frac{c^0\times10^{-pH}}{C_A}<1$.

💡 Astuce mémo

xéq atteint l’équilibre, xmax correspond à la transformation totale.

📖 4. Constante d’acidité et pKA

🔑 Notions clés & Définitions

• Constante d’acidité : La constante d’acidité KA du couple AH/A− est la constante d’équilibre associée à $AH+H_2O(l)\rightleftharpoons A^-+H_3O^+(aq)$, soit $K_A=\frac{[A^-]_{éq}[H_3O^+]_{éq}}{[AH]_{éq}c^0}$.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le pKA est défini par $pK_A=-\log K_A$, ce qui équivaut à $K_A=10^{-pK_A}$.

📌 Plus le pKA est petit, plus l’acide est fort et plus l’équilibre est déplacé vers la droite ; plus le pKA est grand, plus la base conjuguée capte facilement un proton H+.

Compléments

• Dans l’eau, les pKA des couples acide/base sont compris entre 0 et 14.

💡 Astuce mémo

pKA diminue → équilibre déplacé vers la droite → acide plus fort.

📖 5. Domaines de prédominance

🔑 Notions clés & Définitions

• Diagramme de distribution : Un diagramme de distribution représente les pourcentages des espèces acide et base d’un même couple dans l’eau en fonction du pH.

📝 Points essentiels

📐 Formule — À l’équilibre, l’équation de Henderson-Hasselbalch est $pH=pK_A+\log\left(\frac{[A^-]_{éq}}{[AH]_{éq}}\right)$.

📌 Lorsque [A−]éq=[AH]éq, le pH est égal au pKA.

📌 Si [A−]éq<[AH]éq, alors pH<pKA et AH prédomine, tandis que si [A−]éq>[AH]éq, alors pH>pKA et A− prédomine.

💡 Astuce mémo

pH < pKA : AH prédomine ; pH > pKA : A− prédomine.

📖 6. Applications acidobasiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Indicateur coloré : Un indicateur coloré acidobasique est un couple IndH/Ind− dont les deux espèces conjuguées n’ont pas la même teinte.
• Solution tampon : Une solution tampon est une solution dont le pH varie peu lors d’une dilution ou de l’ajout modéré d’une solution acide ou basique.
• Acide α-aminé : Un acide α-aminé est une molécule qui porte une fonction amine −NH2 et une fonction acide carboxylique −COOH sur le même atome de carbone.

★ À maîtriser

• Une molécule portant une fonction amine −NH2 est une base car elle peut capter un proton H+, tandis qu’une fonction acide carboxylique −COOH est un acide faible dans l’eau.

Compléments

• Un acide α-aminé est amphotère et possède deux pKA correspondant aux couples H2N−CHR−COOH/H2N−CHR−COO− et H3N+−CHR−COOH/H2N−CHR−COOH, ce qui conduit à trois domaines de prédominance.

📊 Tableaux de synthèse

Acides et bases forts ou faibles