Chapitre 8 : Acide/Base selon Brönsted ; Notion d’équilibre chimique.

1) Le pH (potentiel Hydrogène)

En 1893, le chimiste danois Søren Sørensen, qui travaille alors sur les effets des concentrations de quelques ions sur des protéines, remarque l’importance des ions hydrogènes et décide d’introduire le concept de pH …

Doc. 1

[H3O+]

(mol.L–1)100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14

pH

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Le pH est une grandeur …

Exemple 1 : Si pour des solutions A et B, [H3O+]A = 1,0.10–3 mol.L–1

et [H3O+]B = 4,8.10–5 mol.L–1, quelles sont les valeurs des pHA et

pHB ?

Si le pH des solutions C et D valent respectivement pHC = 3,40 et pHD = 9,80, quelles sont les concentrations en ions oxonium dans ces solutions ?Remarques : si pH diminue alors …Le pH se mesure avec un … ou du …

[H3O+]

(mol.L–1)100 10-1 10-2 10-3 10-4 10-5 10-6 10-7 10-8 10-9 10-10 10-11 10-12 10-13 10-14

pH

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14

Pour une solution acide, pH …

Pour une solution basique, pH …

Pour une solution neutre, pH …

Substance pHapproximatif

Acide chlorhydrique molaire 0

Solution pour batterie < 1,0

Acide gastrique 2,0

Jus de citron 2,4

Cola 2,5

Vinaigre 2,9

Jus d’orange ou de pomme 3,5

Bière 4,5

Café 5,0

Thé 5,5

Pluie acide < 5,6

Lait 6,5

Eau pure 7,0

Salive 6,5 – 7,4

Sang 7,34 – 7,45

Eau de mer 8,0

Savon 9,0 – 10,0

Ammoniaque molaire 11,5

Hydroxyde de calcium molaire 12,5

Hydroxyde de sodium molaire 14,0

Doc. 2 : le pH au quotidien(à 37°C pour les solutions biologiques, 25°C pour les autres).

2) Théorie de l’acidité2.1. Théorie de Brönsted et couple acide/base

Joannes Bronsted (Danois) est le premier à avoir théorisé l'acidité avec la possibilité de faire un traitement quantitatif avec tous les acides. Selon la théorie de Brønsted-Lowry (Thomas ; Angleterre, énoncé simultané) , énoncée en 1923, un acide est …

Selon Brönsted,

- un acide est …

- une base est …

Un couple acide/base est constitué …

L’acide AH et la base A- d’un même couple sont dits …

L’ion H+ n’existe pas …

Parfois, la réaction peut avoir lieu …

Exemple 2 : écrire l’équation de la transformation ayant lieu entre une solution d’acide méthanoïque et une solution d’ammoniac (NH3).

Remarque : les réactions acido-basiques sont …

2.2. Couples de l’eau, produit ionique de l’eau Ke

Couples de l’eau …

L’eau peut-elle perdre un ion hydrogène ? En gagner un ?

Remarque : l’eau, à la fois …

Par combinaison de (1) et (2), on obtient …

Doc. 3 : évolution de Ke avec la température.

55.10–14100

5,50.10–1450

1,00.10–1425

0,11.10-140

KeTempérature (°C)

Le Ke ne dépend que …

Exemple 3 : Quelles sont les concentrations en ions hydroxyde OH– pour les solutions A, B, C et D de l’exemple 1 à 25°C ?

Par conséquence :

- Pour une solution acide …

- Pour une solution basique …

- Pour une solution neutre …

2.3. Acide fort, base forte : réaction totale avec l’eau

Exemple 4 : On dissout n1 = 1,0 10–2 mol de chlorure d’hydrogène (HCl) gazeux afin d’obtenir V = 1,00 L de solution aqueuse.

Le pH de cette solution est de pH1 = 2,0.

1. Ecrire l’équation de la réaction se produisant.

2. Quelle est la concentration en ion oxonium dans cette solution ? En déduire sa quantité de matière en solution ?

3. Reste-t-il du chlorure d’hydrogène dans cette solution (on pourra s’aider d’un tableau d’avancement) ? Conclusion.

Certains acides AH, appelés acides forts, …

Remarque : on a, pour un acide fort uniquement, …

Autre exemple : l’acide nitrique :

Certaines bases notée B ou A-, appelées bases fortes, …

Exemple 5 : Quelle est la valeur du pH d’une solution aqueuse de concentration cB = 3,0.10–4 mol.L-1 d’hydroxyde de sodium (soude) ?

2.4. Réaction entre un acide fort et une base forte

L’équation de cette réaction est donc …

2.5. Acide faible, base faible : réaction limitée, notion d’équilibre

Exemple 6 : On dissout n2 = 1,0 10–2 mol d’acide éthanoïque (liquide) afin d’obtenir V = 1,00 L de solution aqueuse.

Le pH de cette solution est de pH2 = 3,4.

1. Comparer la valeur de ce pH avec celle de l’exemple 4.

2. Ecrire l’équation de la réaction se produisant.

3. Quelle est la concentration en ion oxonium dans cette solution ? En déduire sa quantité de matière en solution ?

4. Reste-t-il de l’acide éthanoïque dans cette solution (on pourra s’aider d’un tableau d’avancement) ? Conclusion.

Certains acides AH, appelés acide faibles, …

Exemples :

La base conjuguée d’un acide faible est …

Exemple :