Fiche de révision : pH et réactions acido-basiques

📋 Plan du Cours

1. Mesure et définition du pH
2. pH et concentration en oxonium
3. Définitions des acides et bases
4. Couples conjugués et réactions
5. Autoprotolyse et équilibre de l’eau
6. Sécurité des acides et des bases

📖 1. Mesure et définition du pH

★ À maîtriser

📌 Un pH-mètre doit être étalonné, la solution mesurée doit être homogène et le pH dépend de la température.

Compléments

• Le papier pH donne un ordre de grandeur du pH, tandis que le pH-mètre permet une mesure plus précise.

📖 2. pH et concentration en oxonium

★ À maîtriser

📐 Formule - Pour une solution aqueuse diluée, le pH vérifie $pH=-\log[H_3O^+]$, où la concentration est exprimée en mol·L⁻¹ et seule sa valeur numérique est utilisée.

📐 Formule - La concentration en ions oxonium se calcule par $[H_3O^+]=10^{-pH}$.

📌 Plus la concentration en ions H₃O⁺ est grande, plus le pH est petit ; inversement, un pH plus grand correspond à une concentration en H₃O⁺ plus faible.

Compléments

• Le pH est une grandeur sans unité.

💡 Astuce mémo

Plus de H₃O⁺, pH plus petit ; moins de H₃O⁺, pH plus grand.

📖 3. Définitions des acides et bases

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Johannes Brønsted, 1923 - Espèce chimique susceptible de céder un proton.
• Base : Johannes Brønsted, 1923 - Espèce chimique susceptible de capter un proton.

★ À maîtriser

• Le proton H⁺ n’existe pas libre en solution : il est solvaté sous la forme H₃O⁺, et l’écriture H⁺ est un modèle.

Compléments

• Selon Arrhenius, un acide fournit des protons H⁺ et une base fournit des ions HO⁻. - Svante Arrhénius, Fin du XVIIIème

• L’acidité d’une solution est due à la présence d’ions hydronium H₃O⁺, aussi appelés ions oxonium, tandis que sa basicité est due à la présence d’ions hydroxyde HO⁻.

📖 4. Couples conjugués et réactions

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction acido-basique : Réaction entre un acide et une base au cours de laquelle un proton est échangé.
• Couple acide/base : Un couple acide/base est formé de deux entités chimiques, un acide et une base, susceptibles de s’échanger un proton H⁺ ; il se note acide/base, par exemple AH/A⁻.

★ À maîtriser

• Lorsqu’un acide réagit, il cède un proton et se transforme en sa base conjuguée ; inversement, une base capte un proton et devient son acide conjugué.

Compléments

• Les espèces courantes citées sont :

  • acide chlorhydrique HCl
  • acide éthanoïque CH₃COOH
  • acide sulfurique H₂SO₄
  • soude NaOH (Na⁺ + OH⁻)
  • ammoniac NH₃

• Dans une réaction entre un acide 1 et une base 2, la base 2 capte le proton cédé par l’acide 1, donnant la base conjuguée 1 et l’acide conjugué 2.

💡 Astuce mémo

L’acide cède H⁺ ; la base le capte ; chacun devient son conjugué.

📖 5. Autoprotolyse et équilibre de l’eau

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce ampholyte : Comme l’eau, espèce qui peut libérer ou capter un proton selon son environnement.
• Produit ionique de l’eau : Le produit ionique de l’eau, noté Ke, est la constante d’équilibre de la réaction d’autoprotolyse et vérifie $Ke=[H_3O^+][HO^-]$.

★ À maîtriser

• Dans l’eau pure, le pH vaut 7 et les concentrations en ions H₃O⁺ et HO⁻ sont égales à 10⁻⁷ mol·L⁻¹.

📐 Formule - L’autoprotolyse de l’eau est représentée par $2\,H_2O(l)\rightleftharpoons H_3O^+(aq)+HO^-(aq)$.

📌 Une solution acide contient plus d’ions H₃O⁺ que d’ions HO⁻, tandis qu’une solution basique contient plus d’ions HO⁻ que d’ions H₃O⁺.

Compléments

• L’autoprotolyse a lieu dans l’eau pure ainsi que dans toutes les solutions aqueuses.

📖 6. Sécurité des acides et des bases

📝 Points essentiels

• La partie consacrée à la sécurité annonce l’étude des pictogrammes, du classement des produits ménagers et de la gestion des déchets, sans en préciser les détails.