Transformations liées à des réactions acide-base – Exercices
Résumé et Points Clés
Résumé : Transformations liées à des réactions acide-base
Ce texte aborde les concepts fondamentaux des réactions acide-base en solution aqueuse.
1. Autoprotolyse et produit ionique de l’eau
- L’eau pure conduit faiblement l’électricité en raison de sa faible concentration en ions H₃O⁺ et HO⁻, issus de la réaction d’autoprotolyse : 2 H₂O ⇌ H₃O⁺ + HO⁻.
- À 25°C, [H₃O⁺] = [HO⁻] = 10⁻⁷ mol/L, d’où un pH = 7. Cette réaction est très limitée.
- Le produit ionique de l’eau est Ke = [H₃O⁺]éq × [HO⁻]éq. À 25°C, Ke = 10⁻¹⁴ et pKe = -log(Ke) = 14.
2. Constante d’acidité KA et pKA
- Pour un couple acide/base AH/A⁻, la constante d’acidité est KA = ([H₃O⁺]éq × [A⁻]éq) / [AH]éq. Le pKA = -log(KA).
- La relation fondamentale entre le pH et le pKA est : pH = pKA + log([A⁻]éq / [AH]éq).
3. Comparaison de la force des acides et des bases
- Pour les acides : À concentration égale, un acide est d’autant plus fort que son taux d’avancement final τ avec l’eau est grand, que sa concentration en H₃O⁺ est élevée (pH faible), et que sa constante KA est grande (pKA petit).
- Pour les bases : À concentration égale, une base est d’autant plus forte que son τ avec l’eau est grand, et que la constante KA du couple acide/base correspondant est petite (pKA grand).
4. Diagramme de prédominance et indicateurs colorés
- Le diagramme de prédominance d’un couple AH/A⁻ se déduit de la relation pH = pKA + log([A⁻]/[AH]) :
- Si pH < pKA – 1, la forme acide AH prédomine.
- Si pH > pKA + 1, la forme basique A⁻ prédomine.
- Autour de pH = pKA (±1), les deux formes coexistent (zone de teinte sensible pour un indicateur).
- Un indicateur coloré est un couple acide-base (HIn/In⁻) dont les formes ont des couleurs différentes. Sa zone de virage (changement de couleur perceptible) est généralement centrée sur son pKA.
Conseils pour les examens : Maîtrisez la relation pH = pKA + log([base]/[acide]) et son utilisation pour déterminer la forme prédominante, calculer un pH ou un pKA. Comprenez le lien entre KA, pKA, et la force relative des acides/bases. Pour les indicateurs, retenez que la teinte sensible apparaît lorsque les concentrations des deux formes sont comparables, autour du pKA.