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Acides et bases selon Brönsted

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Un acide et une base

  • La théorie de Brönsted décrit les réactions acido-basiques comme un échange de protons H+\text{H}^+ entre un acide et une base.
  • Voici une réaction acido-basique : AcideBase+H+\textcolor{#DC143C}{\text{Acide}} \rightleftharpoons \textcolor{#6495ED}{\text{Base}} + \text{H}^+
  • Et donc à chaque fois qu’un acide AH\textcolor{#DC143C}{\text{AH}} cède un proton, on obtient sa base conjuguée A\textcolor{#6495ED}{\text{A}^-}.
  • AH\textcolor{#DC143C}{\text{AH}} et A\textcolor{#6495ED}{\text{A}^-} forment un couple acide/base : AH\textcolor{#DC143C}{\text{AH}}/A\textcolor{#6495ED}{\text{{A}}^-}
  • Et on obtient la réaction de demi-équation suivante : AHA+H+\textcolor{#DC143C}{\text{AH}} \rightleftharpoons \textcolor{#6495ED}{\text{A}^-} + \text{H}^+ \,\,
  • Quand un acide est capable de céder au moins deux protons (AH2)(\text{AH}_2), il nous faut écrire au moins deux demi-équations acido-basiques :

AH2+AH+H+\textcolor{#DC143C}{\text{AH}_2^+} \rightleftharpoons \textcolor{#6495ED}{\textbf{\text{AH}}} + \text{H}^+ \,\,Demi-équation 1

AHA+H+\textcolor{#DC143C}{\textbf{\text{AH}}} \rightleftharpoons \textcolor{#6495ED}{\text{A}^-} + \text{H}^+ \,\, Demi-équation 2

  • Une espèce chimique pouvant se comporter à la fois comme un acide ou comme une base selon la situation est dite : ampholyte. La solution correspondante est appelée amphotère.
  • Un ampholyte est capable à la fois de capter ou de céder un proton selon le milieu réactionnel.

Une réaction acido-basique

  • Un acide est capable de céder un ou plusieurs proton(s), tandis qu’une base est capable de capter un ou plusieurs proton(s).
  • Ainsi, la réaction de deux espèces permettra de former la base 1 (base conjuguée de l’acide 1) et l’acide 2 (acide conjugué de la base 2) :

Acide1+Base2Base1+Acide2\text{Acide}1 + \text{Base}2 \rightleftharpoons \text{Base}1 + \text{Acide}2

  • L’équation de la réaction doit respecter les lois de conservations vues en seconde, de sorte qu’il n’y ait alors plus de protons libres dans la réaction acido-basique.
  • Les trois étapes à suivre pour écrire une réaction acido-basique sont :
  • Identification des deux couples acide-base en jeu et des espèces (un acide et une base) qui réagissent.
  • Écriture des deux demi-équations.
  • L’équation bilan de la réaction acido-basique est déduite par somme des deux demi-équations et après équilibre, de façon à ne plus avoir de protons H+\text{H}^+ libres.

Le cas de l’eau

L’eau est un ampholyte. En effet, elle participe à deux couples acide-base.

  • Identification des deux couples acide/base

H2O/OH\textcolor{#4169E1}{\textbf{\text{H}}_\textbf{2}\textbf{\text{O}}/\text{OH}^-} \,\, Couple 1

H3O+/H2O\textcolor{#1E90FF}{\text{H}3\text{O}^+/\textbf{\text{H}}\textbf{2}\textbf{\text{O}}} \,\, Couple 2

  • Écriture des deux demi-équations

H2OOH+H+\textcolor{#4169E1}{\text{H}_2\text{O}} \rightleftharpoons \textcolor{#4169E1}{\text{OH}^-} + \text{H}^+Demi-équation 1

H3O+H2O+H+\textcolor{#1E90FF}{\text{H}3\text{O}^+} \rightleftharpoons \textcolor{#1E90FF}{\text{H}2\text{O}} + \text{H}^+ \,\, Demi-équation 2

  • L’équation bilan

H2O+H2OOH+H3O+\textcolor{#4169E1}{\text{H}2\text{O}} + \textcolor{#1E90FF}{\text{H}2\text{O}} \rightleftharpoons \textcolor{#4169E1}{\text{OH}^-} + \textcolor{#1E90FF}{\text{H}3\text{O}^+} 2H2OOH+H3O+2 \text{H}2\text{O} \rightleftharpoons \textcolor{#4169E1}{\text{OH}^-} + \textcolor{#1E90FF}{\text{H}_3\text{O}^+}

  • C’est la réaction d’autoprotolyse de l’eau.