Les réactions acido-basiques
A / Exemple de réaction acido-basique
1 / Réalisation de la transformation chimique
On mélange une solution de chlorure d'ammonium (NH4+(aq) + Cl-(aq)) et une solution d'hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO-(aq)). Il se forme de l'ammoniac (NH3(g)) et de l'eau (H2O(l)). L'équation de la réaction s'écrit donc:
NH4+(aq) + HO-(aq) NH3(g) + H2O(l)
On notera que les espèces Na+(aq) et Cl-(aq) qui ne participent pas à la transformation ne figurent pas dans l'équation.
2. Interprétation de la transformation chimique
Au cours de cette transformation,
L'ion ammonium cède un proton. C'est un acide au sens de Brönsted.
On écrira : NH4+ = NH3 + H+
Remarque :
« = » symbolise le fait que les deux réactions inverses sont possibles.
L'ion hydroxyde capte un proton. C'est une base au sens de Brönsted.
On écrira : HO- + H+ = H2O
Il apparaît donc que cette réaction mettant en jeu un acide et une base , ou réaction acido-basique, consiste en un transfert d'un proton de l'acide NH4+ à la base HO-.
On écrira
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NH4+ |
= |
NH3 + H+ |
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HO- + H+ |
= |
H2O |
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NH4+(aq) + HO-(aq) |
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NH3(g) + H2O(l) |
B / Généralisation: théorie de Brönsted des acides et des bases
Ce qui vient d'être vu sur un exemple peut être généralisé en introduisant un formalisme qui ne doit pas dérouter le lecteur. Les exemples permettent d'assimiler et de maîtriser les écritures formelles.
1 / Définitions et exemples
a / Les acides
Un acide est une espèce chimique susceptible de céder un proton H+.
On écrira formellement : acide = X + H+
ou encore : AH = A- + H+
Les écritures formelles précédentes sont appelées demi-équations acido-basiques.
Les exemples suivants sont à connaître par cœur.
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Acide |
Nom |
Demi-équation |
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HCl |
Chlorure d'hydrogène |
HCl = Cl- + H+ |
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CH3—COOH |
Acide éthanoïque ou
Acide acétique |
CH3—COOH = CH3—COO- + H+ |
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NH4+ |
Ion ammonium |
NH4+ = NH3 + H+ |
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H3O+ |
Ion oxonium |
H3O+ = H2O + H+ |
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H2O |
Eau |
H2O = HO- + H+ |
b / Les bases
Une base est une espèce chimique capable de capter un proton H+.
On écrira formellement : base + H+ = Y
ou encore : B + H+ = BH+
ou encore : A- + H+ = AH
Les exemples suivants sont à connaître par coeur.
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Base |
Nom |
Demi-équation |
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Cl- |
Ion chlorure |
Cl- + H+ = HCl |
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CH3—COO- |
Ion éthanoate ou
ion acétate |
CH3—COO- + H+= CH3—COOH |
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NH3 |
Ammoniac |
NH3 + H+ = NH4+ |
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HO- |
Ion hydroxyde |
HO- + H+= H2O |
|
H2O |
Eau |
H2O + H+= H3O+ |
2. Notion de couple acide/base et de demi-équation acido-basique associée
Un couple acide/base est l'ensemble d'un acide et d'une base qui se correspondent dans les réactions acido-basiques.
Conventionnellement dans un tel couple on représente l'acide à gauche et la base à droite. On écrira donc le couple sous la forme: AH / A-.
Si l'on considère l'acide AH, la base A- qui lui correspond est parfois appelée base conjuguée de l'acide AH.
Si l'on considère la base A-, l'acide qui lui correspond est parfois appelé acide conjugué de la base A-.
Par exemple on écrira:
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Couple |
Acide |
Base |
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CH3—COOH (aq)/ CH3—COO-(aq) |
Acide éthanoïque ou
acide acétique |
Ion éthanoate ou
ion acétate |
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NH4+(aq) / NH3(aq) |
Ion ammonium |
ammoniac |
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CO2(g),H2O / HCO3-(aq) |
Dioxyde de carbone (dissous) |
Ion hydrogénocarbonate |
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H3O+ / H2O |
Ion oxonium |
Eau |
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H2O / HO-(aq) |
Eau |
Ion hydroxyde |
Remarque:
On observera que l'eau peut intervenir grâce à deux couples. On dit que l'eau est amphotère ou que l'eau est un ampholyte.
C / Réaction acido-basique
1 / Écriture de l'équation de la réaction
Une réaction acido-basique est une transformation mettant en jeu deux couples acido-basiques, acide1/base1 et acide2/base2, qui échangent un proton H+.
On pourra écrire chaque demi-équation acido-basique correspondant à chaque couple mis en jeu puis leur somme membre à membre qui représente l'équation de la réaction.
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acide1 |
= |
base1 + H+ |
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base2 + H+ |
= |
acide2 |
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acide1 + base2 |
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base1 + acide2 |
Par exemples:
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CH3—COOH (aq) |
= |
CH3—COO-(aq) + H+ |
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HO-(aq) + H+ |
= |
H2O |
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CH3—COOH (aq) + HO-(aq) |
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CH3—COO-(aq) + H2O |
2 / Cas particulier de l'eau
a / L'eau se comporte comme une base vis à vis d'un acide
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acide1(aq) + H2O |
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base1 (aq) + H3O+ |
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HCl (aq) + H2O |
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Cl-(aq) + H3O+ |
b / L'eau se comporte comme un acide vis à vis d'une base
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base1(aq) + H2O |
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acide1 (aq) + HO-(aq) |
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CH3—CH2O-(aq) + H2O |
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CH3—CH2OH(aq) + HO-(aq) |
3 / Les indicateurs colorés acido-basique
Un indicateur coloré est un couple acide/base dont les deux formes conjuguées n’ont pas la même couleur.
On peut noter ce type de couple indH/ind- avec ind pour indicateur.
Exemple : la phénolphtaléine
IndH : forme acide : incolore avec zone de virage : incolore / 8,2 – 9,8 / rose
Ind- : forme basique : rose
Avec une entité acide AH : AH + ind- ? A- + indH : solution incolore
Avec une entité basique A- : A- + indH ? AH + ind- : solution rose
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