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Acides et bases
En solution aqueuse, les réactions acido-basiques correspondent à des transferts de proton. Le pH renseigne sur l’acidité ou la basicité d’une solution, mais ne suffit pas à lui seul à décrire sa composition.
Brønsted–Lowry : un acide donne un proton, une base l’accepte
Une solution à pH 2 présente environ dix fois la concentration en H₃O⁺ d’une solution à pH 3, dans cette approximation.
Donne H⁺ → forme sa base conjuguée.
Accepte H⁺ → forme son acide conjugué.
Lewis élargit la notion
Un acide de Lewis accepte une paire d’électrons et une base de Lewis la donne. Cette définition permet de décrire des réactions qui ne comportent aucun transfert de proton, par exemple la formation de certains complexes métalliques.
Brønsted : suivez H⁺. Lewis : suivez la paire d’électrons. Une espèce peut être décrite dans les deux cadres selon la réaction étudiée.
pH, force et concentration ne sont pas synonymes
Le pH est relié à l’activité des ions hydrogène ; dans les solutions diluées on l’approche souvent par −log₁₀[H₃O⁺]. Un acide fort est fortement dissocié dans l’eau, mais une solution très diluée d’un acide fort n’est pas nécessairement « plus acide » qu’une solution concentrée d’un acide faible. Force intrinsèque et concentration doivent être distinguées.
- Identifiez l’espèce qui donne H⁺ et celle qui le reçoit.
- Écrivez les couples conjugués.
- Si aucun proton n’est transféré, testez la définition de Lewis.
- Pour un calcul de pH précis, vérifiez les hypothèses d’activité et d’équilibre.
L’eau peut accepter un proton et devenir H₃O⁺, ou en céder un et devenir OH⁻. Son rôle dépend donc du partenaire réactionnel.
En résumé
Une réaction acide-base est d’abord une question de transfert : de proton dans le modèle de Brønsted, de paire électronique dans celui de Lewis.
Acide et base au sens de Brønsted
Un acide peut céder un proton H⁺ ; une base peut en capter un. Dans l’eau, on raisonne notamment avec l’ion oxonium H₃O⁺ et l’ion hydroxyde OH⁻.
HCl + H₂O → H₃O⁺ + Cl⁻. L’acide chlorhydrique cède un proton à l’eau.
Le pH
Le pH est lié à l’activité des ions H₃O⁺. À 25 °C, une solution aqueuse neutre a un pH voisin de 7 ; une solution acide a un pH plus faible et une solution basique un pH plus élevé. Cette règle dépend toutefois de la température et du milieu.
Acide fort, acide concentré : deux notions différentes
La force décrit l’ampleur de la réaction d’un acide avec l’eau ; la concentration décrit la quantité d’espèce dissoute par volume. Une solution diluée d’un acide fort peut donc contenir moins de matière qu’une solution concentrée d’un acide faible.