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PROF: Mr BECHA Adel ( prof principal)

4 eme Sciences exp , maths et technique

Matire : Sciences physiques www.physique.ht.cx

Loi d'action de masse pour les acides et les bases

I/Prvision du sens d'volution d'une raction acide-base

Soit la raction acide-base :

A1 + B2

A2 + B1

Les couples mis en jeu sont: A1 / B1 et A2 / B2

La loi d'action de masse :

[ B1 ] [A2]

K =

[ B2 ] [A1]

La comparaison du rapport des produits des concentrations la valeur de la constante

l'quilibre K permet de prvoir le sens d'volution du systme.

II/ Constante d'acidit Ka

Lorsque qu'un acide AH passe en solution aqueuse, il s'tablit l'quilibre acido-basique not :

AH + H2O A- + H3O

+.

L'eau joue ici le rle d'une base (couple H3O+ / H2O).

La loi d'action de masse :

[ A- ] [H3O

+]

K =

[ H2O ] [AH]

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[ H2O ] est une constante

[ A- ] [H3O

+]

[H2O ] = =constante

[AH]

La constante d'quilibre associe est appele constante d'acidit Ka du couple AH / A- : elle

caractrise le comportement des espces de ce couple dans l'eau .

[ A- ] [H3O

+]

K a =

[AH]

Chaque couple acide / base est caractris par une constante d'acidit Ka .

La constante d'acidit Ka permet de prvoir l'volution d'une transformation acido-basique.

on crit alors que la constante d'acidit est

[ base ] [H3O+]

K a = ---------------------

[acide]

pKa = -log Ka Ka =10 -pKa

Exemple:

[ CH3COO- ] [H3O

+]

CH3COOH + H2O CH3COO- + H3O

+ K a =---------------------

[CH3COOH]

pKa du couple CH3COOH/CH3COO- = 4,8 25C

Ka du couple CH3COOH/CH3COO- = 1,58 10

-5 25C

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III/Constante de basicit Kb

Lorsque qu'une base B passe en solution aqueuse, il s'tablit l'quilibre acido-basique not :

B + H2O BH+

+ OH-.

L'eau joue ici le rle d'un acide (couple H2O / OH-).

La constante d'quilibre associe est appele constante de basicit Kb du couple BH+ / B.

l'quilibre,

Chaque couple acide / base est caractris par une constante

de basicit Kb .

La constante de basicit Kb permet de prvoir l'volution d'une transformation acido-

basique.

on crit que la constante de basicit est

[acide] ] [OH-]

K b = --------------

[base]

pKb = - log Kb Kb = 10 -pKb

IV/relation entre Ka et Kb d'un mme couple

pour un couple donn :

Kb . Ka = Ke pKa + pKb = pKe

Par commodit, on caractrise un couple acide / base uniquement en fonction de sa constante

d'acidit Ka.

La connaissance des constantes d'acidit permet de comparer la force de 2 acides.

A l'acide le plus fort correspond la constante d'acidit(Ka) la plus grande. Soit, le pKa le plus

faible.

Pour le couple H3O+

/ H2O On a Ka = [H2O] [H3O+] / [H3O

+] Ka = 1.

[ BH+ ] [OH

-]

K b =

[B]

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Pour le couple H2O / OH-, On a Ka = [OH

-] [H3O

+] / [H2O] Ka = 10

-14

on retrouve l'expression associe au produit ionique de l'eau.

Pour comparer les couples Acide / Base , il est plus commode de les comparer un mme

couple pris comme rfrence soit H3O+

/ H2O .

V/Classification des acides et bases

Au lieu de caractriser d' une part les forces des acides par leur Ka , d' autre part les forces des

bases par leur Kb , on caractrisera ,par convention , un couple acide - base conjugus par la

constante d'acidit du couple ( ou son pKa ) .

Le tableau ci - dessous donne la liste des pKa des principaux couples acide - base , 25 C

Remarque :

1 - pKa des couples acide - base de l'eau :

Des considrations qu'on ne peut pas dvelopper ici ,conduisent donner les valeurs suivantes

couple H3O+ / H2 O : pKa = 0

couple H2O / OH- : pKa = 14

2 - *Un acide fort ne peut subsister sous sa forme acide dans l'eau ; en effet l' acide le plus

fort qui puisse exister en solution aqueuse est H3O+ . Tout acide qui serait plus fort que H3O

+ (

c' est - -dire pour lequel pKa < 0 ) est entirement transform dans l' eau en H3O+

*De mme une base forte ne peut subsister sous sa forme basique en solution aqueuse ; dans l'

eau , la base la plus forte qui puisse exister est OH-. Toute base qui serait plus forte que OH

-(

pour laquelle pKa >14 ) est transforme entirement en OH- en solution aqueuse . Donc , en

solution aqueuse ,

l'chelle des pKa est limite par les valeurs 0 et 14 .

Tableau des pKa 25C des couples acide/base les plus courants

pKa =-logKa

Ka = 10-pKa

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acides forts (plus forts que H3O +) HI,

HBr, HCl, HNO3...... bases inertes (indifferentes)

Nom du couple acide /base Formule

pKa

hydronium/eau

H3O +/H2O 0

trichlorothanoque/trichlorothanoate CCl3COOH/CCl3COO - 0,70

iodique/iodate HIO3/IO3- 0,80

dichlorothanoque/dichlorothanoate CHCl2COOH/CHCl2COO - 1,26

fluorothanoque/fluorothanoate CH2FCOOH/CH2FCOO - 2,57

chlorothanoque/chlorothanoate CH2ClCOOH/CH2ClCOO - 2,86

bromothanoque/bromothanoate CH2BrCOOH/CH2BrCOO - 2,90

lactique/lactate CH3CHOHCOOH/CH3CHOHCOO - 3,08

nitreux/nitrite HNO2/NO2- 3,14

iodothanoque/iodothanoate CH2ICOOH/CH2ICOO - 3,16

fluorhydrique/fluorure HF/F - 3,17

actylsalicylique/actylsalicylate C8H7O2COOH/C8H7O2COOH 3,48

cyanique/cyanate HOCN/OCN - 3,66

mthanoque/mthanoate HCOOH/HCOO - 3,75

ascorbique/ascorbate C6H8COOH/C6H8COO - 4,17

benzoque/benzoate C6H5COOH/C6H5COO - 4,19

anilinium/aniline C6H5NH3+/C6H5NH2 4,62

thanoque/thanoate CH3COOH/CH3COO - 4,75

propanoque/propanoate CH3CH2COOH/CH3CH2COO - 4,87

pyridinium/pyridine C5H5NH +/C5H5N 5,25

hydroxylammonium/hydroxylamine NH3OH +/

NH2OH 6,00

dioxyde de

carbone/hydrognocarbonate CO2 + H2O/HCO3

- 6,12

sulfhydrique/hydrognosulfure H2S/HS - 7,04

hypochloreux/hypochlorite HClO/ClO - 7,55

ammonium/ammoniac NH4+/NH3 9,20

borique/borate H3BO3/H2BO3- 9,23

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hypobromeux/hypobomite HBrO/BrO - 9,24

cyanhydrique/cyanure HCN/CN - 9,31

trimthylammonium/trimthylamine (CH3)3NH+/(CH3)3N 9,87

phnol/phnolate C6H5OH/C6H5O - 9,89

hydrognocarbonate/carbonate HCO3-/CO3

2- 10,25

hypoiodeux/hypoiodite HIO/IO- 10,64

mthylammonium/mthylamine CH3NH3+/CH3NH2 10,70

thylammonium/thylamine C2H5NH3+/C2H5NH2 10,75

trithylammonium/trithylamine (C2H5)3NH+/(C2H5)3N 10,81

dimthylammonium/dimthylamine (CH3)2NH2+/(CH3)2NH 10,87

dithylammonium/dithylamine (C2H5)2NH2+/(C2H5)2NH 11,10

eau/hydroxyde H2O/OH - 14

acides inertes (indifferents)

bases fortes

(plus fortes que OH -)

NH2-, alcoolate.....

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