Les réactions acido-basiques
 

I. Exemple de réaction acido-basique.

1. Réalisation de la transformation chimique.

On mélange une solution de chlorure d'ammonium (NH4+(aq) + Cl-(aq)) et une solution d'hydroxyde de sodium (Na+(aq) + HO-(aq)). Il se forme de l'ammoniac (NH3(g)) et de l'eau (H2O(l)). L'équation de la réaction s'écrit donc:

NH4+(aq) + HO-(aq) NH3(g) + H2O(l)

On notera que les espèces Na+(aq) et Cl-(aq) qui ne participent pas à la transformation ne figurent pas dans l'équation.

2. Interprétation de la transformation chimique.

Au cours de cette transformation,

L'ion ammonium cède un proton. C'est un acide au sens de Brönsted.
 

On écrira:

    NH4+ = NH3 + H+

L'ion hydroxyde capte un proton. C'est une base au sens de Brönsted.
 

On écrira:

    HO- + H+ = H2O

Il apparaît donc que cette réaction mettant en jeu un acide et une base , ou réaction acido-basique, consiste en un transfert d'un proton de l'acide NH4+ à la base HO-.

On écrira
 

 

NH4+

  =  

NH3 + H+

 

 

 

 

 

HO- + H+

  =  

H2O

 

 

NH4+(aq) + HO-(aq)

    

NH3(g) + H2O(l)
II. Généralisation: théorie de Brönsted des acides et des bases.

Ce qui vient d'être vu sur un exemple peut être généralisé en introduisant un formalisme qui ne doit pas dérouter le lecteur. Les exemples permettent d'assimiler et de maîtriser les écritures formelles.

1. Définitions et exemples.

1.1 Les acides.

Un acide est une espèce chimique susceptible de céder un proton H+.
 

On écrira formellement:

    acide = X + H+

 

 

ou encore

    AH = A- + H+

Les écritures formelles précédentes sont appelées demi-équations acido-basiques

Les exemples suivants sont à connaître par coeur.
 

Acide

Nom

Demi-équation

HCl

Chlorure d'hydrogène

HCl = Cl- + H+

CH3—COOH

Acide éthanoïque ou
Acide acétique

CH3—COOH = CH3—COO- + H+

NH4+

Ion ammonium

NH4+ = NH3 + H+

H3O+

Ion oxonium

H3O+ = H2O + H+

H2O

Eau

H2O = HO- + H+

1.2 Les bases.

Une base est une espèce chimique capable de capter un proton H+.
 

On écrira formellement:

    base + H+ = Y

 

 

ou encore

    B + H+ = BH+

 

 

ou encore

     A- + H+ = AH

Les exemples suivants sont à connaître par coeur.
 

Base

Nom

Demi-équation

Cl-

Ion chlorure

Cl- + H+ = HCl

CH3—COO-

Ion éthanoate ou
ion acétate

CH3—COO- + H+= CH3—COOH

NH3

Ammoniac

NH3 + H+ = NH4+

HO-

Ion hydroxyde

HO- + H+= H2O

H2O

Eau

H2O + H+= H3O+

2. Notion de couple acide/base et de demi-équation acido-basique associée.

Un couple acide/base est l'ensemble d'un acide et d'une base qui se correspondent dans les réactions acido-basiques.

Conventionnellement dans un tel couple on représente l'acide à gauche et la base à droite. On écrira donc le couple sous la forme: AH / A-.

Si l'on considère l'acide AH, la base A- qui lui correspond est parfois appelée base conjuguée de l'acide AH.

Si l'on considère la base A-, l'acide qui lui correspond est parfois appelé acide conjugué de la base A-.

Par exemple on écrira:
 

Couple

Acide

Base

CH3—COOH (aq)/ CH3—COO-(aq)

Acide éthanoïque ou
acide acétique

Ion éthanoate ou
ion acétate

NH4+(aq) / NH3(aq)

Ion ammonium

ammoniac

CO2(g),H2O / HCO3-(aq)

Dioxyde de carbone (dissous)

Ion hydrogénocarbonate

H3O+ / H2O

Ion oxonium

Eau

H2O / HO-(aq)

Eau

Ion hydroxyde

Remarque: On observera que l'eau peut intervenir grace à deux couples. On dit que l'eau est amphotère ou que l'eau est un ampholyte.

III. Réaction acido-basique.

1.Ecriture de l'équation de la réaction.

Une réaction acido-basique est une transformation mettant en jeu deux couples acido-basiques, acide1/base1 et acide2/base2, qui échangent un proton H+.
On pourra écrire chaque demi-équation acido-basique correspondant à chaque couple mis en jeu puis leur somme membre à membre qui représente l'équation de la réaction.
 

 

acide1

  =  

base1 + H+

 

 

 

 

 

base2 + H+

  =  

acide2

 

 

acide1 + base2

    

base1 + acide2

Par exemples:
 

 

CH3—COOH (aq)

  =  

CH3—COO-(aq) + H+

 

 

 

 

 

HO-(aq) + H+

  =  

H2O

 

 

CH3—COOH (aq) + HO-(aq)

    

CH3—COO-(aq) + H2O

2. Cas particulier de l'eau.

2.1 L'eau se comporte comme une base vis à vis d'un acide.

  

 

 

acide1(aq) + H2O

    

base1 (aq) + H3O+

 

 

 

HCl (aq) + H2O

    

Cl-(aq) + H3O+

2.2 L'eau se comporte comme un acide vis à vis d'une base.

  

 

 

base1(aq) + H2O

    

acide1 (aq) + HO-(aq)

 

 

 

CH3—CH2O-(aq) + H2O

    

CH3—CH2OH(aq) + HO-(aq)

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