Chimie, Chapitre 1 Terminale S REACTIONS ACIDO-BASIQUES

COMPRENDRE Page 1 sur 10 Réaction chimique par échange de proton Chimie, Chapitre 1 Terminale S REACTIONS ACIDO-BASIQUES I – NOTION DE REACTIONS ACIDO-BASIQUES 1) Acides, bases et couples acide / base Selon Brönsted : Johannes Brönsted (1879-1947) est un chimiste danois qui a proposé cette définition en 1923

Les titrages acido-basiques en Terminale S

Méthodes en Terminale S Les titrages acido-basiques 1 Introduction Les exercices ayant pour thème un titrage acido-basique sont très classiques lors de l’épreuve écrite du baccalauréat D’autre part, les titrages acido-basiques se prêtent très bien à une éva-

Les titrages acido-basiques en Terminale S

Programme de Terminale S Comment utiliser les tableaux d’avancement∗en Terminale S Équation de la réaction NH+ 4 (aq) + H 2 O (l) = NH 3(aq) + H 3 O + quantités de matière en mol État initial X = 0 n NH+ 4 i Excès 0 0 État ﬁnal X = X f n NH+ 4 i −X f Excès X f X f Si réaction totale X = X max n NH+ 4 i −X max Excès X max X

Terminale générale - Réactions Acido-basiques - Exercices

2 Réaction de l’ammoniac avec l’eau On dissout dans l’eau 50 mL d’ammoniac NH3 gazeux de manière à obtenir 200 mL de solution La réaction de l’ammoniac avec l’eau s’écrit : NH3(g)+H2 O(l) CH3COO(aq)-+H 3 O(aq) + 2 1 La concentration molaire en ammoniac apporté est de 4,2 10-4 mol L-1 2 2

Semestre 2 – Chapitre 2 : Réactions acido-basiques

Semestre 2 – Chapitre 2 : Réactions acido-basiques Les équilibres acido-basiques s'inscrivent dans la plus vaste problématique des équilibres chimiques, abordés au premier semestre Le phénomène d'acido-basicité est important, par exemple dans l'organisme humain où des systèmes complexes contrôlent l'acidité du sang

HA1 +A = A + HA2

CH 1 cours La réaction acido-basique Chap 1 CHIMIE Chimie 1 La réaction acido-basique TERMINALE S 1 Réactions acido-basiques • +Un acide selon Brönsted est une entité chimique capable de donner un proton H Une base selon Brönsted est une entité chimique capable d’accepter un proton

Fiche de révisions sur les acides et les bases

D - Réactions acido-basiques : 1°) Réaction entre une solution d’acide fort et une solution de base forte : Réaction: La réaction prépondérante se produit entre l’acide le plus fort H O+ 3 et la base la plus forte OH− H O OH 2 H2O de base FORTE solution venant de la d'acide FORT solution venant de la 3 quasi totale ← → + − −

EQUILIBRES ACIDO-BASIQUES

Soit la réaction acido-basique : AH + H 2 O A - + H 3 O + Les deux couples acido-basiques mis en jeu sont AH / A-et H 3 O + / H 2O Il s’agit en fait d’une réaction d’hydrolyse La réaction acido-basique se produisant en solution aqueuse coexiste à tout instant avec l’équilibre de dissociation de l’eau : H 2 O + H 2

Les acides et les bases Corrigés des exercices

Si on dissout un peu d'oxyde de calcium dans l'eau, on obtient une solution basique Cette dissolution est accompagnée d'une réaction chimique Représentez la dissolution proprement dite à l'aide d'une équation, puis la réaction chimique entre la base libérée et l'eau à l'aide d'une autre équation Réponse : CaO (s) Ca 2+ (aq) + O 2

Chimie, Chapitre 1 Terminale S

REACTIONS ACIDO-BASIQUES

I NOTION DE REACTIONS ACIDO-BASIQUES

1) Acides, bases et couples acide / base

Quand un acide AH a libéré un proton, il donne naissance à une base A-. Quand une base B a capté un proton, elle donne naissance à un acide BH+. - forment un couple acide/base noté AH/A- (ou BH+/B). On dit que AH et A- (ou BH+ et B) sont des espèces conjuguées. demi-

équation acido-basique :

Exemples : = + acide éthanoïque ion éthanoate proton ion ammonium ammoniac proton

2) La réaction acido-basique et son équation

Une réaction acido-basique fait intervenir un acide A1H et une base A2- appartenant à deux

couples acide/base différents A1H/A1- et A2H/A2-. Elle est caractérisée par un transfert de

proton 1H et la base A2-.

II - LE pH ET SA MESURE

1) Définition du pH

Pour les solutions aqueuses diluées, le pH

nombre réel sans dimension égal à la concentration en ion oxonium H3O+ exprimée en mol.L-1 :

Remarques :

9 (1868- potentiel hydrogène ».

9 Les grandeurs pH et H3O+ varient en sens inverse :

3O+] est multiplié par 10 ;

3O+] est divisé par 10 ;

A 25°C : une solution de pH = 7 est neutre

une solution de pH < 7 est acide une solution de pH > 7 est basique. [H3O+] (mol.L-1) pH 2

10-8 10-6 10-4 10-2

8 6 4

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 2 sur 10 Réaction chimique par échange de proton

2) Mesure du pH

a) $ O·MLGH G·XQ LQGLŃMPHXU ŃRORUp QMPXUH GH OM VROXPLRQ de situer le pH de cette solution dans une échelle de valeurs. Ex : en versant quelques gouttes de BBT dans une solution aqueuse, on sait que son pH est : - inférieur à 6,0 si la couleur de la solution est jaune - supérieur à 7,6 si la couleur de la solution est bleue - compris entre 6,0 et 7,6 si la couleur de la solution est verte b) $ O·MLGH G·XQ SMSLHU S+ pYMOXMPLRQ GX S+ bandelette de papier pH (papier prépa geant de couleurs pour c) $ O·MLGH G·XQ S+-mètre, mesure et précision de la valeur trouvée

¾ Description du pH-mètre

Un pH-

séparées. La tension U qui apparaît aux bornes de la sonde plongée dans une solution est une fonction affine du

pH = A B.pH Il est donc nécessaire le pH-mètre avant toute mesure.

¾ Etalonnage du pH-mètre

pH connu .

¾ Mesure du pH

distillée, puis plongée dans la solution étudiée. Après agitation et stabilisation de la mesure, la valeur du pH est relevée.

¾ Incertitude des mesures de pH

ouvent donnée avec un chiffre après la virgule.

Exemple :

Le pH du jus de citron est de 2,1.

¾ Incertitude sur la valeur de la concentration en ions oxonium

La concentration en ions oxonium obtenue par la relation [H3O+] = 10-pH sera donnée avec au plus deux chiffres

significatifs lorsque le pH est donné avec un chiffre significatif après la virgule. Cette règle reste valable si le

pH est supérieur à 10 et donné avec trois chiffres significatifs.

Exemples :

[H3O+] (en mol.L-1) 1,0.10-3 2,0.10-3 1,0.10-4 1,0.10-5 1,0.10-12 pH

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 3 sur 10 Réaction chimique par échange de proton

III TRANSFORMATIONS TOTALES ET LIMITEES

totales.

Remarque :

Quand on ne sait pas a priori si une transformation est totale ou limitée, on utilise le signe ֖

la réaction.

IV FORCE DES ACIDES ET DES BASES

1) Mise en évidence expérimentale

a) Expérience

9 -2 mol.L-1 : pHAC 2,0

9 concentration : pHAE 3,0

Les deux solutions possèdent un volume V = 1L

b) Interprétation

Acide chlorhydrique :

État Avancement (mol) Quantités de matière (mol)

Initial

Final

9 Qinitiale :

9 Qonium présents dans la solution :

9 Quantité :

9 Conclusion :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 4 sur 10 Réaction chimique par échange de proton

Acide éthanoïque :

État Avancement (mol) Quantités de matière (mol)

Initial

Final

9 Qinitiale

9 Qonium présents dans la solution :

9 :

9 Conclusion :

2) Acides forts, bases fortes

a) Définitions

Exemples :

La soude NaOH est une base forte : ܪܱܽܰ b) IH S+ G·XQH VROXPLRQ G·MŃLGH IRUP de concentration notée c

État Avancement

(mol)

Quantités de matière

(mol)

Initial 0 n =c.V Excès 0 0

Final xf 0 excès xf xf

9 :

9 La concentration en ions oxonium est :

9 :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 5 sur 10 Réaction chimique par échange de proton c) IH S+ G·XQH VROXPLRQ GH NMVH IRUPH

9 de concentration

notée c :

État Avancement

(mol)

Quantités de matière

(mol)

Initial 0 n = c.V Excès 0 0

Final xf 0 excès xf xf

9 :

9 La concentration en ions hydroxyde est :

9 : solution de base forte de concentration molaire c peut alors être défini par : d) Réaction entre un acide fort et une base forte ¾ Quelle réaction entre un acide fort et une base forte ? contient de nombreuses espèces chimiques : Couple 1 : acide fort A1H / base très faible A1-(aq) A1H est totalement consommé, A1-(aq) est une base très faible donc elle ne peut pas réagir.

3O+ est susceptible de réagir.

Couple 2 : acide très faible B2H+(aq) / base forte B2 B2 est totalement consommée, B2H+(aq) est un acide très faible donc il ne peut pas réagir. -(aq) est susceptible de réagir.

¾ Aspect thermique de la réaction

précaution.

¾ Règles de sécurité

9 Puisque la réaction entre un acide fort et une base forte est exothermique, préparer un tel mélange nécessite

9 Il ne faut ja

versées, provoquant une élévation rapide et importante de la température de cette eau et donc sa

vaporisation. Les vapeurs brûleraient alors tout ce qui serait à son contact.

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 6 sur 10 Réaction chimique par échange de proton

3) Acide faible, base faible

a) Définition 9 concentration initiale en acide.

9 Un acide faible a pour base conjuguée une base faible.

9 Une base B est qualifiée de faible

concentration initiale en base.

Exemple :

[H3O+] = 10-pH = 10-7 mol.L-1. re, ne peuvent provenir que des molécules d'eau l existe donc, au sein de

la solution, un échange de protons entre des molécules d'eau des deux couples H3O+(aq)/H2O(l) et H2O(l)/HO-(aq).

b) FRQVPMQPH G·MŃLGLPp G·XQ ŃRXSOH MŃLGR-basique

Remarque :

Exemple :

le couple NH4+(aq) / NH3(aq)

Exemples particuliers :

Cette constante appelée notée Ke au lieu de KA est associée à pKe = 14 un ampholyte, ou caractère amphotère.

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 7 sur 10 Réaction chimique par échange de proton c FRQVPUXŃPLRQ GH O·pŃOHOOH GH S+

9 Une solution aqueuse est neutre si les quantités d'ions oxonium et hydroxyde sont égales :

9 Une solution aqueuse est acide si la quantité d'ions oxonium est supérieure à celle d'ions hydroxyde :

[H3O+] > [HO-]

9 Une solution aqueuse est basique si la quantité d'ions oxonium est inférieure à celle d'ions hydroxyde

[H3O+]éq > [HO-]éq [HO-]éq < 1,0.10-7 mol.L-1 [H3O+]éq > 1,0.10-7 mol.L-1 [H 3O +] = [HO = 1,0.10 -7 mol.L -1 [H3O+]éq < [HO-]éq [H3O+]éq < 1,0.10-7 mol.L-1 [HO-]éq > 1,0.10-7 mol.L-1 pH

Solutions basiques Solutions acides

14 7,0 0

pH < ½ . pKe [H3O+] > [HO- pH > ½ . pKe

Solutions

neutres

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 8 sur 10 Réaction chimique par échange de proton pKA 14

Bases Acides

HO- H2O

H2O H3O+

Force croissante

de la base pH au quotidien

Substance

Acide chlorhydrique

Batterie acide

Acide gastrique

Jus de citron

Coca cola

bière café thé

Pluie acide

lait

Eau pure

Salive humaine

sang

Eau de mer

savon ammoniaque

Hydroxyde de

sodium pH approximatif 0 <1,0 2,0 2,4 2,5 3,5 4,5 5,0 5,5 5,6 6,5 7,0 6,5 -7,4 7,3 -7,5 8,0 9,0 -10,0 11,5 14,0 d) FRQVPUXŃPLRQ GH O·pchelle des pKA GMQV O·HMX

Remarque :

Les valeu

des pKA sont celles des pKA des e) Relation entre pH et pKA A :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 9 sur 10 Réaction chimique par échange de proton f) Domaines de prédominance pour un couple acido-basique quelconque

Une espèce est prédominante devant une autre espèce si sa concentration dans la solution est supérieure à celle

de cette autre espèce.

9 La forme acide A prédomine sur la forme basique B si [A]éq > [B]éq

9 La forme basique B prédomine sur la forme acide A si [B]éq > [A]éq

9 éq = [A]éq

9 Tracé du diagramme de prédominance :

V APPLICATION A QUELQUES FAMILLES DE COUPLES ACIDO-BASIQUES

FAIBLES

Un acide-aminé possède au moins deux groupes caractéristiques présentant des propriétés acido-

basiques : un groupe carboxyle COOH et amine NH2 selon la formule générale suivante: -aminé, étudions celui des espèces chimiques possédant un seul de ces deux groupes.

1) Acide carboxylique

Les acides carboxyliques sont en général des acides faibles. Leur base faible conjuguée, appelées ion

Le pKA du couple acide carboxylique/ion carboxylate est en général compris entre 2 et 5 Le diagramme de prédominance du couple R-CO2H /

Exemples :

Acide carboxylique

Acide méthanoïque

H-CO2H

Acide éthanoïque

CH3-CO2H

Acide benzoïque

C6H5-CO2H

Acide lactique

CH3-CH(OH)-CO2H

pKA 3,8 4,8 4,2 3,9

0 7,0 pKA1 14 pKA

R COOH R COO-(aq)

Domaine de prédominance

de la forme acide A [A]éq > [B]éq pKA

Domaine de prédominance

de la forme basique B [B]éq > [A]éq pH = pKA [A]éq = [B]éq CCOOH NH2 R H

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

COMPRENDRE Page 10 sur 10 Réaction chimique par échange de proton CCOOH NH2 R H

2) Amine

-NH2 est appelé ion ammonium 2

Fଷ>. Le couple ion ammonium/amine est

en général un couple acide faible/ base faible dont le pKA est compris entre 9 et 10.

Le diagramme de prédominance du couple 2

Fଷ>ȀR-NH2 est :

Exemples :

Amine Méthylamine CH3-NH2 Diméthylamine (CH3)NH Triméthylamine (CH3)3N pKa 10,6 10,8 9,8

3) Acide -aminés

Les acides aminés ont pour formule générale : Les propriétés acido--aminé sont dues au groupe :

9 carboxylique : couple R-CO2H / 4

9 amino :couple 2

Fଷ>ȀR-NH2 avec un pKa2 proche de 10

Les acides -aminés possédant deux groupes caractéristiques avec deux pKa différents, le diagramme de

prédominance possède 3 zones différentes :

Remarque : La forme générale !

VI IMPORTANCE DU CONTROLE DU pH

1) Solution tampon

Une solution tampon est une solution dont le pH varie peu

conjuguée A- à des concentrations voisines. Le couple acide/base est choisi de telle sorte que son pKa soit

éq éq AA

BpKpHlog

2) Rôle des milieux biologiques

9 Dans un corps humain sain, le pH du sang est maintenu dans une plage très étroite atour de 7,4. Cette

régulation est assurée par la présence de plusieurs couples acido-basiques, dissous dans le plasma sanguin,

qui exercent un effet tampon : citons, en particulier, le couple (CO2, H2O) / ࡴ࡯{૜? dont le pKa vaut 6,3 à

37° C.

maximale à un pH voisin de 8, proche de celui du milieu intestinal, alors que celle de la pepsine est

[PDF] Chimie, Chapitre 1 Terminale S REACTIONS ACIDO-BASIQUES

Chimie, Chapitre 1 Terminale S

REACTIONS ACIDO-BASIQUES

I NOTION DE REACTIONS ACIDO-BASIQUES

1) Acides, bases et couples acide / base

équation acido-basique :

2) La réaction acido-basique et son équation

II - LE pH ET SA MESURE

1) Définition du pH

Remarques :

9 Les grandeurs pH et H3O+ varient en sens inverse :

 3O+] est multiplié par 10 ;

 3O+] est divisé par 10 ;

A 25°C : une solution de pH = 7 est neutre

10-8 10-6 10-4 10-2

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

2) Mesure du pH

¾ Description du pH-mètre

Un pH-

¾ Etalonnage du pH-mètre

¾ Mesure du pH

¾ Incertitude des mesures de pH

Exemple :

Le pH du jus de citron est de 2,1.

Exemples :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

III TRANSFORMATIONS TOTALES ET LIMITEES

Remarque :

IV FORCE DES ACIDES ET DES BASES

1) Mise en évidence expérimentale

9 -2 mol.L-1 : pHAC 2,0

9 concentration : pHAE 3,0

Les deux solutions possèdent un volume V = 1L

Acide chlorhydrique :

Initial

9 Qinitiale :

9 Qonium présents dans la solution :

9 Quantité :

9 Conclusion :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

Acide éthanoïque :

Initial

9 Qinitiale

9 Qonium présents dans la solution :

9 Conclusion :

2) Acides forts, bases fortes

Exemples :

État Avancement

Quantités de matière

Initial 0 n =c.V Excès 0 0

Final xf 0 excès xf xf

9 La concentration en ions oxonium est :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

9 de concentration

État Avancement

Quantités de matière

Initial 0 n = c.V Excès 0 0

Final xf 0 excès xf xf

9 La concentration en ions hydroxyde est :

3O+ est susceptible de réagir.

¾ Aspect thermique de la réaction

¾ Règles de sécurité

9 Puisque la réaction entre un acide fort et une base forte est exothermique, préparer un tel mélange nécessite

9 Il ne faut ja

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

3) Acide faible, base faible

9 Un acide faible a pour base conjuguée une base faible.

9 Une base B est qualifiée de faible

Exemple :

Remarque :

Exemple :

Exemples particuliers :

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

9 Une solution aqueuse est neutre si les quantités d'ions oxonium et hydroxyde sont égales :

9 Une solution aqueuse est acide si la quantité d'ions oxonium est supérieure à celle d'ions hydroxyde :

9 Une solution aqueuse est basique si la quantité d'ions oxonium est inférieure à celle d'ions hydroxyde

Solutions basiques Solutions acides

14 7,0 0

Solutions

Chimie Chapitre 1 : Réactions acido-basiques

3O+] est multiplié par 10 ;

3O+] est divisé par 10 ;