Fiche de révision : Transformation acide-base et pH

📋 Plan du Cours

1. Indicateurs et espèces amphotères
2. Réaction acide-base
3. pH et ion oxonium
4. Solutions tampons
5. Acides, bases et couples

📖 1. Indicateurs et espèces amphotères

🔑 Notions clés & Définitions

• Indicateur coloré de pH : Couple acide-base dont les espèces acide et basique colorent différemment une solution aqueuse.
• Espèce amphotère : À la fois l’acide d’un couple acide-base et la base d’un autre couple acide-base.
• Acide α-aminé : Espèce chimique de formule H3N+–CHR–CO2−, amphotère car elle appartient aux couples H3N+–CHR–CO2H / H3N+–CHR–CO2− et H3N+–CHR–CO2− / H2N–CHR–CO2−.

📝 Points essentiels

• L’eau est amphotère car elle appartient aux couples H3O+ / H2O et H2O / HO−.

💡 Astuce mémo

Acide : cède H+ ; base : capte H+ ; amphotère : peut faire les deux

📖 2. Réaction acide-base

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction acide-base : Met en jeu deux couples acide-base et correspond au transfert formel d’un ion hydrogène H+ de l’acide d’un couple vers la base d’un autre couple.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’équation générale d’une réaction acide-base est $\mathrm{acide}_1 + \mathrm{base}_2 \rightarrow \mathrm{base}_1 + \mathrm{acide}_2$.

Compléments

• L’acide citrique réagit avec l’ion hydrogénocarbonate pour former de l’acide carbonique, selon C5H7O5–CO2H + HCO3− → C5H7O5–CO2− + H2CO3.

• L’effervescence observée résulte de la décomposition de l’acide carbonique selon H2CO3(aq) → CO2(g) + H2O(ℓ).

💡 Astuce mémo

Acide1 + base2 → base1 + acide2

📖 3. pH et ion oxonium

★ À maîtriser

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

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

📌 Lorsque la concentration en ion oxonium est multipliée par dix, le pH diminue d’une unité ; lorsqu’elle est divisée par dix, le pH augmente d’une unité.

Compléments

• Pour une eau de table de pH 6,3, la concentration en ion oxonium vaut 5,0 × 10−7 mol·L−1.

💡 Astuce mémo

[H3O+] multipliée par 10 → pH diminué d’une unité

📖 4. Solutions tampons

🔑 Notions clés & Définitions

• Solution tampon : Solution dont le pH varie peu après l’ajout modéré d’un acide ou d’une base, ainsi qu’au cours d’une dilution.

📝 Points essentiels

• Les solutions étalons utilisées pour l’étalonnage des pH-mètres sont des solutions tampons.

📖 5. Acides, bases et couples

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Espèce chimique susceptible de céder un ion hydrogène H+.
• Base : Espèce chimique susceptible de capter un ion hydrogène H+.
• Couple acide-base : Formé d’un acide et d’une base pouvant se transformer l’un en l’autre par l’échange formel d’un ion hydrogène H+.

📝 Points essentiels

• Les couples RCO2H / RCO2− et R’NH3+ / R’NH2 sont respectivement les couples acide carboxylique/carboxylate et ion ammonium/amine.

• En solution aqueuse, l’ion hydrogène H+ n’existe pas librement : il est directement transféré de l’acide à la base dans le modèle du transfert formel.

💡 Astuce mémo

L’acide cède H+ ; la base le capte

📊 Tableaux de synthèse

Acide, base et espèce amphotère