Au programme de ce chapitre
- I. Couples acide-base et théorie de Brønsted
- II. Autoprotolyse de l'eau et échelle de pH
- III. Réaction entre deux couples acide-base et constante d'équilibre
- Méthodes et pièges à éviter
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
La définition à retenir
Définition Selon Brønsted, un acide est une espèce chimique capable de céder un ion hydrogène H⁺ (un proton), une base une espèce capable d'en capter un. À tout acide AH est associée sa base conjuguée A⁻ par l'échange AH ⇌ A⁻ + H⁺ : le couple s'écrit AH/A⁻. Un même échange de proton relie par exemple CH₃COOH/CH₃COO⁻ ou NH₄⁺/NH₃.
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Un exemple corrigé
Exemple Une solution d'acide chlorhydrique de concentration c = 1,0 × 10⁻² mol·L⁻¹, acide fort totalement dissocié, a pour concentration en ions oxonium [H₃O⁺] = c, donc pH = −log(1,0 × 10⁻²) = 2,0. Une solution d'hydroxyde de sodium de concentration c′ = 5,0 × 10⁻³ mol·L⁻¹, base forte totalement dissociée, a [HO⁻] = c′, donc pOH = −log(5,0 × 10⁻³) = 2,30, soit pH = 14,0 − 2,30 = 11,70.
L'essentiel à retenir
- Acide = donneur de H+ ; base = accepteur ; couple HA/A−.
- Réaction acide-base = transfert de proton entre deux couples.
- pH = −log[H3O+] et [H3O+] = 10−pH.
- pH < 7 acide, = 7 neutre, > 7 basique ; acide fort = réaction totale.
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — sens du pH. pH petit = solution acide = [H3O+] grand. Une augmentation d'un point de pH correspond à une division par 10 de [H3O+].
Piège — couple acide/base. La base conjuguée d'un acide se déduit en retirant un seul H+, sans toucher au reste de la formule.
Attention Une solution neutre a pH = 7,0 uniquement à 25 °C, température à laquelle Ke = 1,0 × 10⁻¹⁴. À une autre température, Ke change de valeur et le pH neutre (celui où [H₃O⁺] = [HO⁻]) n'est plus égal à 7,0.
L'astuce du prof
Astuce Une réaction acide-base est toujours un transfert de proton entre l'acide d'un couple et la base d'un autre.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — Identifier les couples
Donne la base conjuguée de l'acide éthanoïque CH3COOH.
Voir la correction
On retire un H+ : la base est l'ion éthanoate CH3COO−. Couple CH3COOH / CH3COO−.
Exercice 2 — Du pH à la concentration
Une solution a pH = 3,0. Calcule [H3O+].
Voir la correction
[H3O+] = 10−pH = 10−3 = 1,0×10−3 mol/L.