Acidité et basicité/Introduction

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Présentation générale de l'acidité / basicité

Le pH de certaines substances

Substance	pH
Acide de batterie	0.5
Acide gastrique	1.5 – 2.0
Citron	2.4
Coca-cola	2.5
Vinaigre	2.9
Orange ou jus de pomme	3.5
Bière	4.5
Pluie acide	<5.0
Café	5.0
Thé ou peau humaine	5.5
Lait	6.5
Eau distillée	7.0
Salive humaine	6.5 – 7.4
Sang	7.34 – 7.45
Eau de mer	8.0
Savon	9.0 – 10.0
Ammoniaque	11.5
Eau de Javel	12.5
Soude domestique	13.5

Vous avez sans aucun doute déjà entendu parler de l'acidité ou de la basicité. La plupart d'entre vous ont même une idée plus ou moins précise de ce que signifie l'acidité ou la basicité d’un produit. En fait, nous sommes en permanence confrontés à des produits plutôt acides ou basiques. C’est le cas par exemple du vinaigre (acide éthanoïque), dont l'acidité est la cause de son goût caractéristique (rappelons que les papilles gustatives ne sont sensibles qu’à sept sensations : sucré, salé, acide, amer, umami, calcium et piquant). Les acides et bases sont aussi utilisés dans les produits ménagers (la soude concentrée peut être utilisée comme débouchant, l'acide pour attaquer le calcaire, etc.) et apparaissent aussi dans beaucoup d'autres domaines.

Cela étant, plusieurs questions se posent. Tout d’abord, qu'est-ce que l'acidité / la basicité ? Ensuite comment se fait-il que deux substances acides (ou basiques) par exemple du vinaigre et de l'acide sulfurique pur ne réagissent pas de la même façon, soient plus ou moins dangereux ? Enfin, comment mesurer le "taux d'acidité" d’un produit ?

Les acides et bases de Brönsted

Définitions

Nous verrons tout d’abord les acides et bases au sens de Brönsted. Il existe d'autres définitions légèrement différentes mais nous n'en aurons pas besoin pour le moment alors inutile de s'encombrer l'esprit avec cela pour l’heure, nous les verrons en temps voulu. La définition d’un acide au sens de Brönsted est la suivante :

Définition d’un acide au sens de Brönsted

Un acide au sens de Brönsted est une espèce susceptible de céder un (ou plusieurs) proton(s) $H^{+}$.

Définition d'une base au sens de Brönsted

Une base au sens de Brönsted est une espèce susceptible de capter un (ou plusieurs) proton(s) $H^{+}$.

Exemples : l'acide éthanoïque $CH_{3}-COOH$, l'ion éthanoate (base) $CH_{3}-COO^{-}$, l'acide sulfurique $H_{2}SO_{4}$, etc.

Explications

Derrière ces deux définitions se cache un concept assez simple. Reprenons l'exemple de l'ion éthanoate $CH_{3}-COO^{-}$. Le $^{-}$ désigne un doublet d'électrons non liant sur sa formule de Lewis. Cette molécule est donc chargée électriquement (une charge - portée par l'atome d'oxygène). Les espèces chimiques étant généralement plus stables lorsqu'elles ne possèdent pas de charge (ce n’est pas toujours le cas, d'autres facteurs pouvant aussi rentrer en compte), l'ion éthanoate pourra réagir en présence d'ions $H^{+}$ pour donner l'acide éthanoïque $CH_{3}-COOH$, électriquement neutre. On vient donc de montrer que l'ion éthanoate est une base.

De plus, si nous faisons réagir l'acide éthanoïque obtenu avec une base plus forte (nous verrons par la suite plus exactement ce que nous entendons par "base forte"), en suivant le même schéma que précédemment, la base forte réagira avec l'ion $H^{+}$ qui s'était fixé sur l'ion éthanoate $CH_{3}-COO^{-}$ (donnant ainsi l'acide éthanoïque) et nous retrouvons ainsi l'ion éthanoate de départ avec son doublet non liant.

Si vous avez un peu de mal à comprendre ce mécanisme, relisez bien cet exemple, il est assez important pour comprendre le concept d'acidité et de basicité.

Les couples acide / base

Comme vous l'avez vu au travers de l'exemple précédent, un acide peut réagir en cédant un proton pour former une base qui peut elle-même réagir (en captant un proton) pour reformer cet acide, etc. C’est ce que l’on appelle un couple acide-base. L'acide et la base sont dits aussi conjugués. Donc en reprenant l'exemple du dernier paragraphe, l'ion éthanoate est la base conjuguée de l'acide éthanoïque (on peut passer de l'un à l'autre par simple échange d’un proton).

Ces couples se notent ainsi : acide / base.

Exemples :

• $CH_{3}-OH/CH_{3}-O^{-}$
• $HCl/Cl^{-}$
• $CH_{3}-COOH/CH_{3}-COO^{-}$

Équation acido-basique

Pour représenter de façon formelle cette réaction vue au paragraphe précédent, qui peut avoir lieu entre un acide et sa base conjuguée (ou entre une base et son acide conjugué, cela revient au même), on écrit une réaction acido-basique.

Réaction acido-basique

base + $H^{+}$ = acide

Notez que l’on peut tout aussi bien écrire acide = base + $H^{+}$, le signe égal faisant référence à un équilibre (en réalité la réaction se fait dans les deux sens jusqu'à l'apparition d’un état d'équilibre).

Exemples :

• $CH_{3}-OH=CH_{3}-O^{-}+H^{+}$
• $HCl=H^{+}+Cl^{-}$
• $CH_{3}-COOH=CH_{3}-COO^{-}+H^{+}$

Références

• Sur Wikipédia :
  • Définitions et propriétés des acides
  • Définitions et propriétés des bases