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L’importance du pH dans les expériences

Par Mathieu le 09/08/2010 Ressources > Physique-Chimie > Première S > Les Réactions Acido-Basiques en Chimie

1. Rappels

_ L’eau pure ne contient ni acide ni base. On dit qu’elle est neutre.
_ Toutes les solutions étudiées aqueuses possèdent une grandeur sans unité qu’on appelle pH (potentiel Hydrogène). Le pH de l’eau pure est égal à 7.
_ Une solution acide contient un acide dissout qui fait varier le pH entre 0 et 7 (non compris).
_ Plus la solution est acide, plus le pH est faible mais ne peut jamais être inférieur à 0.
_ Une solution est basique quand elle contient une base dissoute qui fait varier le pH vers des valeurs supérieures à 7.
_ Plus la solution est basique plus le pH est élevé mais ne peut jamais dépasser 14.
_ L’ion responsable de l’acidité est l’ion H+.
_ L’ion responsable de la basicité est l’ion HO-.

2. Le transfert de protons

1. Expérience

a) Manipulation

Dans 100 mL d’acide chlorhydrique de concentration Ca = 10-2 mol/L, on ajoute successivement les volumes d’un mL de soude. Durant l’opération, on suit l’évolution de la σ en fonction du volume de soude versé.

b) Interprétation

La courbe obtenue nous a permis de comprendre que les ions avaient réagi en faisant diminuer la σ d’une solution de Δσ. En comparant, cette variation avec celle qu’aurait due provoquer la disparition de H+ et HO-, on en a conclu que c’était ce couple qui avait réagi.
La réaction qu’on a écrite est donc H+ + HO- → H2O et nous l’avons interprétée comme le transfert de l’ion H+ vers l’ion HO-.

2. La réaction acido-basique

Plusieurs chimistes ont défini la notion d’acide et de base, celle que nous retenons a été établie par le danois J. Brønsted (1879-1947) sous la forme suivante :
_ Un acide est une espèce chimique capable de libérer un proton H+.
HA → H+ + A-
_ Une base est une espèce capable de capter un ion H+.
B + H+ → BH+
La réaction acido-basique peut donc s’interpréter comme un transfert de proton depuis l’acide vers la base.
HA + B → A- + BH+

3. Les couples acide/base

Deux entités chimiques constituent un couple acide/base s’il est possible de passer de l’un à l’autre par la perte ou le gain d’un proton.
Si l’acide est HA, la base A- constitue sa base conjuguée et ils forment le couple HA/A-.
Le couple acide/base est donc décrit par la demi-équation acido-basique :
HA = A- + H+
La demi-équation acido-basique : Le signe = signifie que la réaction est inversible, elle peut s’effectuer dans les deux sens.

1. Couples de l’eau

Toutes les notions d’acide et de base sont basées sur le solvant eau. Celle-ci possède elle-même deux propriétés acido-basique par la présence de couples.
_ 1er couple : H3O+ / H2O
L’ion H+ en solution ne reste pas isolé, il est solvaté en ion oxonium H3O+. Cette solvatation se traduit par la demi-équation : H+ + H2O = H3O+
Dans ce cas là, l’eau est la base conjuguée de l’ion oxonium.
_ 2ème couple : H2O / HO-
La molécule d’eau peut aussi se comporter comme un acide et libérer un proton. Cela se traduit par la demi-équation : H2O = HO- + H+
Dans ce cas là, l’eau a un rôle d’acide. La soude Na OH, la potasse KOH sont des bases usuelles qui libèrent l’ion HO- en solution et sont équivalentes au couple H2O / HO- .

2. Notion d’ampholyte

Les espèces chimiques appartenant à deux couples acide/base sont appelées ampholyte. On dit qu’elles sont amphotères. Elles peuvent être acide en présence de base et basique en présence d’acide.

3. Indicateur coloré

Un indicateur coloré est un couple coloré dont les deux formes conjuguées n’ont pas la même couleur. On le note indH/ind-

4. La réaction acido-basique

Une réaction acido-basique est une réaction qui a lieu entre l’acide d’un couple et la base d’une autre couple. Elle s’obtient en combinant les deux demi-équations des deux couples engagés.

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