Fiche de révision : Transformations acide-base

📋 Plan du Cours

1. Acides, bases et couples conjugués
2. Couples acide-base usuels
3. Solutions aqueuses acides et basiques
4. Équations des réactions acide-base
5. Définition et calcul du pH

📖 1. Acides, bases et couples conjugués

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Brönsted, 1923 — Espèce chimique capable de céder au moins un ion hydrogène H+ ou proton.
• Base : Brönsted, 1923 — Espèce chimique capable de capter au moins un ion hydrogène H+ ou proton.
• Couple acide-base : Deux espèces conjuguées AH et A− forment un couple acide-base noté AH/A− lorsqu’elles se transforment l’une en l’autre par échange d’un ion hydrogène H+.

📝 Points essentiels

📐 Formule — La demi-équation acide-base d’un couple AH/A− s’écrit $AH(aq) \rightleftharpoons A^-(aq) + H^+$.

💡 Astuce mémo

L’acide cède H+, la base capte H+.

📖 2. Couples acide-base usuels

🔑 Notions clés & Définitions

• Espèce amphotère : Espèce qui peut se comporter soit comme un acide, soit comme une base selon les espèces chimiques présentes.
• Acide carboxylique : Composé de formule RCO2H qui cède un ion hydrogène H+ pour former un ion carboxylate RCO2−.
• Amine : Une amine est une molécule azotée obtenue par remplacement de un, deux ou trois atomes d’hydrogène de l’ammoniac NH3 par un, deux ou trois groupes alkyles R.

★ À maîtriser

📌 L’eau appartient aux couples H3O+/H2O et H2O/HO− ; elle joue le rôle de base dans le premier et celui d’acide dans le second.

📌 L’ion hydrogénocarbonate HCO3− est amphotère car il peut céder un ion H+ pour former CO3^2− et appartenir au couple HCO3−/CO3^2−.

Compléments

• Le dioxyde de carbone dissous dans l’eau est l’acide du couple CO2,H2O/HCO3−.

• Le nom de la base conjuguée d’un acide carboxylique s’obtient en remplaçant la terminaison -oïque par -oate, comme dans acide butanoïque et ion butanoate.

• Le nom de l’acide conjugué d’une amine s’obtient en remplaçant la terminaison -amine par -ammonium, comme dans méthanamine et ion méthanammonium.

💡 Astuce mémo

Transfert de H+ → formation de l’espèce conjuguée.

📖 3. Solutions aqueuses acides et basiques

📝 Points essentiels

• Les solutions aqueuses acides citées sont:

  • l’acide éthanoïque CH3CO2H
  • l’acide chlorhydrique H3O+ avec Cl−
  • l’acide nitrique H3O+ avec NO3−
  • l’acide sulfurique avec 2 H3O+ et SO4^2−

• Les solutions aqueuses basiques citées sont:

  • l’hydroxyde de sodium Na+ avec HO−
  • l’hydroxyde de potassium K+ avec HO−
  • l’ammoniac NH3

💡 Astuce mémo

Acides : H3O+ ; bases : HO− ou NH3.

📖 4. Équations des réactions acide-base

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction acide-base : Transformation chimique mettant en jeu deux espèces appartenant à deux couples différents et correspondant au transfert d’un ion hydrogène H+ de l’acide A1H vers la base A2−.

★ À maîtriser

• 🔄 Pour établir une équation acide-base, il faut: identifier les deux couples mis en jeu, repérer dans chaque couple les réactifs de la réaction, écrire les deux demi-équations dans le sens de la réaction, additionner les deux demi-équations

📐 Formule — La réaction entre l’acide A1H et la base A2− s’écrit $A_1H + A_2^- \rightleftharpoons A_1^- + A_2H$, sans faire apparaître l’ion hydrogène H+.

Compléments

📌 La double flèche indique que la transformation n’est pas toujours totale, tandis qu’une simple flèche indique une réaction totale.

💡 Astuce mémo

Couples → réactifs → demi-équations → addition.

📖 5. Définition et calcul du pH

★ À maîtriser

📐 Formule — Le pH d’une solution se calcule avec $pH=-\log\left(\frac{[H_3O^+]}{c^\circ}\right)$, où c° = 1 mol · L−1.

📐 Formule — La concentration en ions oxonium se déduit du pH par $[H_3O^+]=c^\circ\times10^{-pH}$.

📌 Le pH augmente lorsque la concentration en ions oxonium H3O+ diminue et diminue lorsque cette concentration augmente.

Compléments

• Le pH d’une solution se mesure avec un pH-mètre et le logarithme décimal est défini pour tout réel strictement positif.

💡 Astuce mémo

[H3O+] augmente → pH diminue.