1eS - Chap 06 - Réactions acido-basiques

I ) Définitions :

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⁺ .

exemple : NH₄⁺ _aq+ HO^- _aq → NH_{3 (g)} + H₂O

II ) 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

4 ) Notion d'ampholyte :

Une espèce chimique qui appartient à deux couples acide / base en étant tantôt l'acide tantôt la base est un ampholyte ( on dit aussi amphotère ).

L'eau est un ampholyte : H₃O⁺ / H₂O et H₂O / HO^-

5) Indicateurs colorés acido-basiques :

Un indicateur coloré est un couple acide-base dont l'acide et la base n'ont pas la même couleur.

exemples :   BBT                  ( acide jaune   / base bleue )
                   hélianthine        ( acide rose     / base jaune )
                   phénolphtaléine ( acide incolore / base rose )

expériences : essai de ces indicateurs dans des solutions acide et basique

III ) L'équation chimique d'une réaction acide-base :

Une réaction acide – base fait intervenir deux couples acide/base A₁H / A₁^- et A₂H / A₂^- .

➢ Si l'acide A₁H réagit sur la base A₂^- , on écrit directement les demi-équations dans le sens où elles se produisent .

A₁H → H⁺ + A₁^-

A₂^- + H⁺ → A₂H

La combinaison de ces 2 demi – équations donne l’équation de la réaction :

A₁H + A₂^- → A₁^- + A₂H

expériences : verser ≈ 1,5 g d'acide benzoïque solide dans 20 mL d'eau distillée et agiter 1 min

On constate que l'acide benzoïque est peu soluble dans l'eau et ne réagit pas avec l'eau.

équation éventuelle : C₆H₅-COOH_(s) + H₂O_(l) = C₆H₅-COO^-_(aq) + H₃O⁺_(aq)

Ensuite, on ajoute 8 mL de solution d'hydroxyde de sodium à 2,0 mol.L^-1 et on agite

Cette fois, le solide réagit et la solution devient limpide, incolore.

équation : C₆H₅-COOH_(s) + HO^-_(aq) = C₆H₅-COO^-_(aq) + H₂O_(l)

On ajoute 15 mL de solution d'acide chlorhydrique . On observe un solide blanc qui cristallise.

C'est l'acide benzoïque qui se reforme, comme il est peu soluble dans l'eau, il est solide.

équation : C₆H₅-COO^-_(aq) + H₃O⁺_(aq) = C₆H₅-COOH_(s) + H₂O_(l)

IV ) Quelques acides :

Acide chlorhydrique en solution aqueuse : H₃O⁺ _aq , Cl^-_aq

Acide nitrique en solution aqueuse : H₃O⁺ _aq , NO₃^- _aq

Acide sulfurique en solution aqueuse : 2 H₃O⁺ _aq , SO₄^2- _aq

Acide éthanoïque ou acétique : CH₃COOH

Base conjuguée : ion éthanoate ou acétate CH₃COO^-

Danger ! Les acides , surtout concentrés sont dangereux et corrosifs.

Jamais d’eau dans l’acide mais l’inverse, on verse toujours l’acide dans l’eau

V ) Quelques bases :

➢ Solution d’hydroxyde de sodium ou soude : Na⁺ _aq , HO^-_aq

➢ Solution d’hydroxyde de potassium ou potasse : K⁺_aq , HO^-_aq

➢ L’ammoniac est un gaz très soluble dans l’eau : il donne alors une solution d’ammoniaque NH₃ _aq NH₄⁺ _aq

➢ L’ion carbonate CO₃^2- est la base du couple HCO₃^-_aq / CO₃^2- _aq

HCO₃^-_aq est la base conjuguée de CO₂ , H₂O couple CO₂ , H₂O / HCO₃^-_aq

Donc HCO₃^-_aq est un ampholyte.

Danger ! Les bases concentrées sont dangereuses (corrosives) .