Fiche de révision : Réactions acide-base et pH

📋 Plan du Cours

1. Définitions acide-base de Brønsted
2. Couples conjugués et amphotères
3. Structure et exemples moléculaires
4. Solutions aqueuses usuelles
5. Réactions acido-basiques
6. pH et mesure de l’acidité

📖 1. Définitions acide-base de Brønsted

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide de Brønsted : Espèce chimique capable de céder au moins un proton H+ et de se transformer en sa base conjuguée A-.
• Base de Brønsted : Espèce chimique capable de capter au moins un proton H+ et de se transformer en son acide conjugué HA.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Le couple acide-base est décrit par l’équation $HA \rightleftharpoons A^- + H^+$.

💡 Astuce mémo

Acide : cède H+ ; base : capte H+

📖 2. Couples conjugués et amphotères

🔑 Notions clés & Définitions

• Couple acide-base : Constitué d’un acide HA et d’une base A- entre lesquels on peut passer par perte ou gain d’un proton H+; il est noté HA/A-.
• Espèce amphotère : À la fois l’acide d’un couple et la base d’un autre couple.

📝 Points essentiels

• Les couples acide-base cités sont CH3COOH/CH3COO- et NH4+/NH3.

💡 Astuce mémo

Deux formes reliées par une passerelle H+

📖 3. Structure et exemples moléculaires

★ À maîtriser

📌 Une base de Brønsted possède au moins un atome portant un ou plusieurs doublets non liants susceptibles de créer une liaison avec un proton H+ portant une lacune.

• Les amines contiennent un atome d’azote portant un doublet non liant qui peut capter H+ et former un ion ammonium positif, acide conjugué de l’amine.

Compléments

• Lorsqu’un acide carboxylique RCOOH perd H+, l’atome H emporte son électron et l’oxygène gagne une charge négative, ce qui forme la base conjuguée.

• Le dioxyde de carbone peut réagir avec l’eau pour former l’acide carbonique H2CO3, mais celui-ci est instable et redonne CO2 et H2O; le couple considéré est HCO3-/CO3^2-.

💡 Astuce mémo

Doublet non liant + H+ → liaison de coordination

📖 4. Solutions aqueuses usuelles

📝 Points essentiels

• Les solutions aqueuses acides citées sont:

  • l’acide éthanoïque CH3COOH(aq)
  • l’acide chlorhydrique H3O+(aq) + Cl-(aq)
  • l’acide nitrique H3O+(aq) + NO3-(aq)
  • l’acide sulfurique 2 H3O+(aq) + SO4^2-(aq)

• Les solutions aqueuses basiques citées sont:

  • l’hydroxyde de sodium Na+(aq) + HO-(aq)
  • l’ammoniac NH4+(aq)
  • l’hydroxyde de potassium K+(aq) + HO-(aq)

📖 5. Réactions acido-basiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction acido-basique : Transfert de protons entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour deux couples A1/B1 et A2/B2, l’équation générale est $A_1 + B_2 \rightleftharpoons A_2 + B_1$.

• 🔄 L’établissement d’une réaction acide-base suit ces étapes:
  1. Identifier les deux couples acide-base.
  2. Repérer les réactifs dans chaque couple.
  3. Écrire les deux demi-équations dans le sens de la réaction.
  4. Additionner les deux demi-équations.

Compléments

📌 Une double flèche est utilisée si la réaction acido-basique n’est pas totale, tandis qu’une flèche simple est utilisée si elle est totale.

💡 Astuce mémo

Couples → réactifs → demi-équations → équation globale

📖 6. pH et mesure de l’acidité

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : Grandeur sans unité qui définit quantitativement l’acidité d’une solution aqueuse en évaluant la quantité d’ions oxonium H3O+.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour une solution aqueuse diluée, le pH vérifie $pH = -\log([H_3O^+])$ et $[H_3O^+] = C^\circ \times 10^{-pH}$, avec $C^\circ = 1\ \mathrm{mol\,L^{-1}}$.

📌 Le papier pH ou l’indicateur coloré fournit une mesure rapide mais approximative, alors que le pH-mètre fournit une mesure rapide et précise.

Compléments

• Pour une solution d’acide chlorhydrique de concentration 5×10^-2 mol·L^-1, le pH vaut 2,3.

• Un pH-mètre est un millivoltmètre relié à une électrode combinée comprenant une électrode de verre et une électrode de référence.

📌 Une mesure de pH peut être étalonnée avec une solution de pH connu, avec une précision de 0,1.

💡 Astuce mémo

Papier pH approximatif, pH-mètre précis

📊 Tableaux de synthèse

Méthodes de mesure du pH