Acides, bases et pH

Introduction

Le jus de citron pique, le savon est doux au toucher, l’eau pure est neutre… Toutes ces propriétés se mesurent par une seule grandeur : le pH. Derrière lui se cache une chimie élégante, celle des acides et des bases.

Dans ce chapitre, tu vas découvrir l’échelle de pH, la définition des acides et des bases, et la notion de couple acide/base.

I. Le pH d’une solution

Le pH mesure l’acidité d’une solution. Il se calcule à partir de la concentration en ions oxonium [H₃O⁺] :

Définition du pH. pH = −log [H₃O⁺] Inversement : [H₃O⁺] = 10^(−pH). Plus [H₃O⁺] est grande, plus le pH est petit et plus la solution est acide.

À 25 °C :

• une solution acide a un pH < 7 ;
• une solution neutre a un pH = 7 ;
• une solution basique a un pH > 7.

II. Acides, bases et couples acide/base

Selon Brønsted :

• un acide est une espèce capable de céder un proton H⁺ ;
• une base est une espèce capable de capter un proton H⁺.

Un acide AH et la base A⁻ qui en dérive forment un couple acide/base, noté AH / A⁻, reliés par :

Couple acide/base. AH ⇌ A⁻ + H⁺

Une réaction acide-base est un transfert de proton entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple.

III. Acides forts et acides faibles

Tous les acides ne cèdent pas leur proton avec la même facilité :

• un acide fort se dissocie totalement dans l’eau : toutes ses molécules cèdent leur proton ;
• un acide faible ne se dissocie que partiellement : seule une partie de ses molécules cède un proton.

Conséquence. Pour une même concentration, un acide fort donne une solution plus acide (pH plus petit) qu’un acide faible, car il libère davantage d’ions H₃O⁺.

L’essentiel à retenir

À retenir.

• pH = −log [H₃O⁺] ; à 25 °C : acide si pH < 7, neutre si pH = 7, basique si pH > 7.
• Un acide cède un proton H⁺ ; une base capte un proton H⁺.
• Un couple acide/base AH / A⁻ est relié par AH ⇌ A⁻ + H⁺.
• Un acide fort se dissocie totalement, un acide faible partiellement.

Exercices

Exercice 1 — Acide, neutre ou basique ?

Indique si chaque solution est acide, neutre ou basique (à 25 °C) :

1. pH = 3
2. pH = 7
3. pH = 11

Exercice 2 — Calcul de pH

Une solution a une concentration en ions oxonium [H₃O⁺] = 10⁻³ mol/L.

1. Écris la relation entre le pH et [H₃O⁺].
2. Calcule le pH de cette solution. Est-elle acide ou basique ?

Exercice 3 — Acide et base

1. Donne la définition d’un acide (selon Brønsted).
2. Donne la définition d’une base.

Exercice 4 — Couple acide/base

On considère le couple CH₃COOH / CH₃COO⁻ (acide éthanoïque).

1. Quelle espèce est l’acide ? Laquelle est la base ?
2. Écris la relation reliant ces deux espèces.

Corrigés

Corrigé de l’exercice 1

1. pH = 3 : solution acide (pH < 7).
2. pH = 7 : solution neutre.
3. pH = 11 : solution basique (pH > 7).

Corrigé de l’exercice 2

1. pH = −log [H₃O⁺].
2. pH = −log(10⁻³) = 3. La solution est acide (pH < 7).

Corrigé de l’exercice 3

1. Un acide est une espèce capable de céder un proton H⁺.
2. Une base est une espèce capable de capter un proton H⁺.

Corrigé de l’exercice 4

1. L’acide est CH₃COOH (il peut céder un H⁺) ; la base est CH₃COO⁻ (elle peut capter un H⁺).
2. La relation est : CH₃COOH ⇌ CH₃COO⁻ + H⁺.