CHIMIE Cours - Classe de terminale S

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Lois - Terminale S
Chapitre 7: Les réactions acido-basiques

Réactions des acides et bases avec l'eau

Qu'est-ce qu'une base ou un acide faible ?
Une base ou un acide est dit faible si en présence d'eau s'établit un équilibre où coexistent l'acide et sa base conjuguée.
Si AH est un acide faible de base conjuguée A- alors cette dernière est également dite " faible " et il s'établit l'équilibre décrit par l'équation de réaction suivante:

 H2O +AH  Double flêche de l'équilibre chimique  H3O+ + A-

Constante d'acidité Ka
Lorsque l'acide AH et la base A- d'un couple sont faibles alors l'équilibre qui existe entre ces deux formes en solution aqueuse est décrit par la relation suivante:
Ka =   [A- ] x [H3O+]
                   [
AH]               Où les concentrations ([A-], [H3O+] et [AH]) sont exprimées en mol.L-1
                                                                  Ka est appelée constante d'acidité, il s'agit d'une constante sans unité qui dépend de la température et qui est propre à chaque couple acide-base.

pKa d'un couple acide base
Le pka d'un couple acide-base est défini à par la relation suivante:
pKa = - Log ( Ka ).
Le pKa permet de déterminer le membre prédominant d'un couple acide base pour  une valeur de pH donnée.
En effet:
Ka =   [A- ] x [H3O+]
                   [AH]  
pka = - Log (  [A- ] x [H3O+] )
                           [AH]  
pKa = - Log (  [A- ] ) - Log ( [H3O+] )
                      [AH]  
pKa = - Log (  [A- ] ) + pH 
                      [AH]  
pKa =  Log (  [AH ] ) + pH 
                      [A-]  
Log (  [AH ] ) = pKa - pH
           [A-]  
 [AH ] = 10pKa - pH    
  [A-]  
Cette relation permet de distinguer trois cas:
- Si pH= pKa alors:
 10(pKa - pH)= 100    
                    = 1
[AH ] = 1  la concentration de l'acide et de sa base conjuguée sont donc identiques
 [A-]  
- Si pH < pKa alors:
pKa - pH > o
10(pKa - pH) > 100    
10(pKa - pH) > 1
[AH ] > 1 ce qui signifie que la forme acide est prédominante
   [A-]  
- Si pH > pKa alors
pKa - pH < o
10(pKa - pH) < 100    
10(pKa - pH) < 1
[AH ] < 1 ce qui signifie que la forme basique est prédominante
   [A-]  

On peut traduire ces résultats par un diagramme de prédominance:

Domaine de prédominance des formes acides et

Les acides forts
Un acide est fort si sa réaction avec l'eau peut être considérée comme totale et qu'il ne subsiste alors en solution que sa base conjuguée.
La réaction de cet acide fort AH s'écrit alors de la manière suivante:
AH + H2O   A- + H3O+
La flêche simple indique que la réaction chimique ne se réalise que dans un seul sens.
Il est possible de prévoir le pH d'une solution d'acide fort:
 Si la concentration initiale de l'acide fort mélangé à l'eau est " c "  alors la concentration des ions oxonium formés est aussi de " c " ( on suppose alors que " c " est nette supérieur  à 10-7 mol.L-1 et que les ions oxoniums issus de l'autoprotolyse peuvent être négligés ).
Puisque [H3O+] = c  alors pH = - Log ( c ).

Les bases fortes
Une base est forte si sa réaction avec l'eau peut être considérée comme totale et qu'il ne subsiste alors en solution que son acide conjugué.
La réaction de cette base B- s'écrit alors de la manière suivante:
B- + H2O   BH + OH-
La flêche simple indique que la réaction chimique ne se réalise que dans un seul sens.
Il est possible de prévoir le pH d'une solution de base forte:
 Si la concentration initiale de la base forte mélangée à l'eau est " c "  alors la concentration des ions hydroxyde formés est aussi de " c " ( on suppose alors que " c " est nette supérieur  à 10-7 mol.L-1 et que les ions hydroxyde issus de l'autoprotolyse peuvent être négligés ).
 [OH- ] = c
or Ke = [H3O+][OH-]    et donc [H3O+] =   Ke     
                                                                 [OH- ]      
                                                             =    Ke     
                                                                    c 
Alors pH = - Log (  Ke     )
                               c
                         = - Log (  Ke     ) + Log ( c )
                          = - Log (  10-14    ) + Log ( c )
                pH  = 14 + Log ( c )

 

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