Chapitre 11 : acides et bases faibles

Rappels de première

Le pH renseigne sur les concentrations en ions oxonium H₃O⁺ et hydroxyde HO^- dans une solution aqueuse grace à :

pH= - log[H₃O⁺]    et   [H₃O⁺]=10^-pH

avec [H₃O⁺] en mol.L^-1

Rappel :

L'eau se décompose donc spontanément en ions hydroxyde et oxonium: ce phénomène est appelé autoprotolyse de l'eau.

Attention, ces ions apparaissent cependant en faible quantité.

Le produit ionique de l'eau
L'equilibre qui existe entre l'eau et les ions produits par autoprotolyse peut être décrit par la relation suivante:
Ke = [H₃O⁺][OH^-]               où Ke est une constante appelée produit ionique de l'eau. 
                                                                        A 25°C elle a pour valeur Ke = 10^-14  

Acides et bases selon Bronsted :

Une réaction acido-basique ou acide - base est caractérisée par un transfert de proton H⁺ entre un acide et une base.

Un acide est une espèce chimique capable de libérer un proton H⁺ .

Une base est une espèce chimique capable de capter un proton H⁺ .

Couples acide /base

1) Définition :

Deux espèces chimiques constituent un couple acide / base s'il est possible de passer de l'un à l'autre par perte ou gain d'un proton H⁺

exemples :    acide  /  base     NH₄⁺ / NH₃      ,    H₂O   /  HO^- 
 

2) Demi-équation acido-basique :

Soit  AH / A^-  un couple acide / base .

Si AH est l'un des réactifs, il va donner sa base conjuguée   :      AH →  A^-  +  H⁺

Si  A^-  est l'un des réactifs, il va donner son acide conjugué :     A^-  +  H⁺ →  AH

Pour indiquer le fait que la réaction peut se faire dans les deux sens, on écrit :  

                   AH   =   A^-  +  H⁺                                      (l'acide est toujours à gauche du signe = )

exemple :   C₆H₅COOH    =  C₆H₅COO^-  + H⁺

            acide benzoïque          ion benzoate

3) Couple acide-base de l'eau :

L'eau a des propriétés acido-basiques :

  * c'est un acide :           H₂O     =    HO^-  + H⁺             couple H₂O  /  HO^-

                                                        ion hydroxyde

  * c'est une base :          H₃O⁺     =   H₂O  + H⁺            couple  H₃O⁺ / H₂O

                            ion oxonium

Acides forts et faibles

Pour les acides forts, toutes les molécules sont dissociées avec l'eau : [H₃O⁺] = C

Pour les acides faibles, toutes les molécules ne sont pas dissociées avec l'eau, il y a un équilibre.

Soit un couple acide base HA/A^- dont la réaction avec l'eau est :

HA_aq + H₂O = A^-_aq + H₃O⁺_aq

La constante d'équilibre, Ka, appelée constante d'acidité de ce couple est :

On calcul également le pKa

pKa = -log(Ka)

pKa et Ka sont sans unité. La relation entre le pH et le pKa est : 
  

Diagramme de prédominance

Les dosages