Les réactions acido-basiques sont des transformations chimiques où un acide cède un ou plusieurs ions H+ à une base. Ce chapitre présente la théorie de Brønsted, les couples acide/base conjugués, ainsi que la notion de pH.
Acides et bases selon Brønsted
Un acide cède un ou plusieurs ions H+. Une base capte un ou plusieurs ions H+. Une espèce qui peut faire les deux est un ampholyte (ex : HCO3⁻).
Couples acide/base conjugués
AH = A⁻ + H+ définit un couple acide/base conjugués AH/A⁻. Exemples : CH3COOH/CH3COO⁻ ; NH4+/NH3 ; H3O+/H2O ; H2O/OH⁻.
Équation d’une réaction acido-basique
AH1 + A2⁻ → A1⁻ + A2H (transfert de H+ entre deux couples). Exemple : CH3COOH + NH3 → CH3COO⁻ + NH4+.
Le pH d’une solution
pH = -log[H3O+]. Acide si pH<7, basique si pH>7, neutre si pH=7 (à 25°C). Un acide fort réagit totalement (pH=-log C) ; un acide faible réagit partiellement.
Exercice d’application
Exercice 1 — Indiquer si CH3COOH, NH3, HCO3⁻ sont acide, base ou ampholyte, et écrire leur réaction avec l’eau.
Exercice 2 — Donner la base conjuguée de H3O+, CH3COOH, NH4+, H2O.
Exercice 3 — Écrire l’équation entre CH3COOH et NH3 (couples CH3COOH/CH3COO⁻ et NH4+/NH3).
Exercice 4 — [H3O+]=2,0×10⁻3 mol/L. Calculer pH, acide ou basique ?
Exercice 5 — pH=4,5. Calculer [H3O+].
Exercice 6 — Solution HCl pH=2,0 diluée 10 fois. Calculer le nouveau pH et expliquer.
Exercice 7 — Acide méthanoïque C=1,0×10⁻2mol/L, pH=2,9, V=1,0L. a) [H3O+]. b) xf. c) xmax, τ. Conclure fort/faible.
Corrigés
Corrigé 1 — CH3COOH acide : CH3COOH+H2O→CH3COO⁻+H3O+. NH3 base : NH3+H2O→NH4++OH⁻. HCO3⁻ ampholyte.
Corrigé 2 — H2O ; CH3COO⁻ ; NH3 ; OH⁻.
Corrigé 3 — CH3COOH + NH3 → CH3COO⁻ + NH4+.
Corrigé 4 — pH=-log(2,0×10⁻3)≈2,7. Acide.
Corrigé 5 — [H3O+]=10⁻4,5≈3,2×10⁻5 mol/L.
Corrigé 6 — Acide fort : dilution ×10 divise [H3O+] par 10, pH augmente de 1 unité. pH=3,0.
Corrigé 7 — a) [H3O+]=10⁻2,9≈1,3×10⁻3mol/L. b) xf=1,3×10⁻3mol. c) xmax=1,0×10⁻2mol, τ≈13%<1 : acide faible.
