Lernzettel: Acides et bases

📋 Plan du Cours

1. Couples acide-base
2. Réactions acido-basiques
3. Mesure du pH
4. Nature des solutions
5. Constantes Ka et pKa
6. Relation pH-pKa
7. Force des acides et bases
8. Dosage acido-basique

📖 1. Couples acide-base

🔑 Notions clés & Définitions

• Acide : Espèce chimique capable de céder un proton H⁺.
• Base : Espèce chimique capable de capturer un proton H⁺.

★ À maîtriser

📐 Formule — Un couple acide/base s’écrit $AH/A^-$ et l’acide AH peut céder un proton selon $AH \rightleftharpoons A^-+H^+$.

Compléments

• Dans le couple $CH_3COOH/CH_3COO^-$, $CH_3COOH$ est l’acide et $CH_3COO^-$ est la base.

💡 Astuce mémo

L’acide donne H⁺, la base capte H⁺.

📖 2. Réactions acido-basiques

🔑 Notions clés & Définitions

• Réaction acido-basique : Réaction correspondant à un transfert de proton H⁺ entre deux espèces.

★ À maîtriser

• Dans la réaction $CH_3COOH+H_2O\rightleftharpoons CH_3COO^-+H_3O^+$, $CH_3COOH$ est l’acide, $H_2O$ la base, $CH_3COO^-$ la base conjuguée et $H_3O^+$ l’acide conjugué.

📐 Formule — Entre les couples $AH/A^-$ et $BH^+/B$, la réaction s’écrit $AH+B\rightarrow A^-+BH^+$.

Compléments

• Les deux couples mis en jeu dans la réaction entre l’acide éthanoïque et l’eau sont $CH_3COOH/CH_3COO^-$ et $H_3O^+/H_2O$.

💡 Astuce mémo

Acide + base → base conjuguée + acide conjugué.

📖 3. Mesure du pH

🔑 Notions clés & Définitions

• pH : Le pH caractérise l’acidité d’une solution.

★ À maîtriser

📐 Formule — Le pH vérifie $pH=-\log([H_3O^+])$, avec $[H_3O^+]$ exprimée en mol·L⁻¹.

📐 Formule — La concentration en ions oxonium se retrouve par $[H_3O^+]=10^{-pH}$.

Compléments

• Pour une solution de pH 3, la concentration en ions oxonium vaut $[H_3O^+]=10^{-3}\ mol\cdot L^{-1}$.

📖 4. Nature des solutions

📝 Points essentiels

📌 À 25 °C, une solution est acide si pH < 7, neutre si pH = 7 et basique si pH > 7.

• Plus le pH est petit, plus la solution est acide.

💡 Astuce mémo

Petit pH = acide ; grand pH = basique.

📖 5. Constantes Ka et pKa

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour le couple $AH/A^-$, la constante d’acidité vérifie $K_a=\frac{[A^-][H_3O^+]}{[AH]}$.

📐 Formule — Le pKa est défini par $pK_a=-\log(K_a)$.

📌 Plus le pKa est petit, plus l’acide est fort ; inversement, un grand pKa correspond à un acide faible.

Compléments

• L’eau n’apparaît pas dans l’expression de Ka parce qu’elle est le solvant.

💡 Astuce mémo

Petit pKa → acide fort ; grand pKa → acide faible.

📖 6. Relation pH-pKa

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un couple $AH/A^-$, la relation de Henderson-Hasselbalch est $pH=pK_a+\log\left(\frac{[A^-]}{[AH]}\right)$.

📐 Formule — Lorsque $[AH]=[A^-]$, on a $pH=pK_a$ parce que $\log(1)=0$.

📌 Si pH < pKa, la forme acide est majoritaire, tandis que si pH > pKa, la forme basique est majoritaire.

📖 7. Force des acides et bases

★ À maîtriser

📌 Un acide fort réagit quasiment totalement avec l’eau, tandis qu’un acide faible ne réagit qu’en partie et laisse de l’acide AH dans la solution.

📌 Une base forte réagit presque totalement avec l’eau, tandis qu’une base faible ne réagit que partiellement.

Compléments

• L’acide chlorhydrique réagit avec l’eau selon $HCl+H_2O\rightarrow H_3O^++Cl^-$.

📐 Formule — Pour une base $A^-$, la réaction avec l’eau s’écrit $A^-+H_2O\rightleftharpoons AH+HO^-$.

💡 Astuce mémo

Fort = réaction presque totale ; faible = réaction partielle.

📖 8. Dosage acido-basique

🔑 Notions clés & Définitions

• Titrage : Le titrage permet de déterminer la concentration d’une solution inconnue à l’aide d’une solution titrante de concentration connue.
• Équivalence : Moment où les réactifs ont été introduits dans les proportions stœchiométriques.

★ À maîtriser

📐 Formule — Pour la réaction $aA+bB\rightarrow ...$, la condition d’équivalence est $\frac{n_A}{a}=\frac{n_B}{b}$.

📐 Formule — La quantité de matière est calculée par $n=C\times V$, ce qui permet de retrouver une concentration inconnue.

Compléments

📐 Formule — Dans le cas simple $A+B\rightarrow ...$, l’équivalence vérifie $n_A=n_B$.

💡 Astuce mémo

Concentration connue → équivalence → concentration inconnue.

📊 Tableaux de synthèse

Nature des solutions à 25 °C

Condition de pH	Nature
pH < 7	Acide
pH = 7	Neutre
pH > 7	Basique

Force et pKa

Notion	Réaction avec l’eau	pKa
Acide fort	Quasiment totale	Petit
Acide faible	Partielle, AH subsiste	Grand
Base forte	Presque totale	Non précisé
Base faible	Partielle	Non précisé