En cédant un proton, un acide $\color{red}\ce{AH}$ se transforme en sa base conjuguée $\color{blue}\ce{A-}$ :
$\ce{\color{red}AH\color{black} –> \color{blue}A- \color{black} + \color{green}H+}$
$\ce{(\color{red}{AH}/\color{blue}{A-})}$ est un couple acide-base
Exemples :
$($$\ce{\color{red}{CH3COOH}}$$/$$\color{blue}\ce{CH3COO-}$$)$
$($$\ce{\color{red}{NH4+}}$$/$$\color{blue}\ce{NH3}$$)$
L’eau est une espèce amphotère
car elle est à la fois la base d’un couple
et l’acide d’un autre couple !
Quels seraient son acide et sa base conjuguée ?
$$\ce{(\color{red}{H3O+}/\color{blue}{\underline{\ce{H2O}}})}$$
$$\ce{(\color{red}{\underline{\ce{H2O}}}/\color{blue}{OH-})}$$
$\ce{H3O+}$ est l’ion oxonium
et $\ce{OH-}$ (ou $\ce{HO-}$) est l’ion hydroxyde.
C’est la réaction entre l’acide d’un couple
et la base d’un autre couple.
Il y a alors échange de protons $\color{green}\ce{H+}$.
Soient les couples $\ce{(AH/\ce{A-})}$ et $\ce{(BH/\ce{B-})}$,
la réaction entre $\ce{AH}$ et $\ce{B-}$ s’écrit :
$\ce{AH + B- –>A- + BH}$
Exemple :
Écrire la réaction entre l’ammoniac $\ce{NH3}$
et l’acide ethanoïque $\ce{CH3COOH}$.
Les deux couples acide-base mis en jeu :
$\ce{(NH4+/NH3)}$ et $(\ce{CH3COOH}/\ce{CH3COO-})$
$\ce{CH3COOH +NH3 –> CH3COO- + NH4+}$
Exemple :
Écrire la réaction entre l’ammoniac $\ce{NH3}$
et l’eau $\ce{H2O}$.
Les trois couples acide-base mis en jeu :
$\ce{(NH4+/NH3)}$, $(\ce{H3O+}/\ce{H2O})$ et $(\ce{H2O}/\ce{OH-})$
$\ce{H2O + NH3 –> OH- + NH4+}$
Exemple :
Écrire la réaction entre l’acide éthanoïque $\ce{CH3COOH}$ et l’eau $\ce{H2O}$.
$\ce{CH3COOH + H2O –> CH3COO- + H3O+}$
C’est quoi le $\text{pH}$ ?
Lorsqu’une espèce acide $\ce{AH}$ est ajoutée à une solution aqueuse, l’acide cède son proton à l’eau qui forme un ion oxonium $\ce{H3O+}$.
ajout de $\ce{AH}$ $\Rightarrow$ $\ce{[H3O+]}$➚
Et on sait aussi que :
ajout de $\ce{AH}$ $\Rightarrow$ $\text{pH}$➘
Le $\text{pH}$ est lié à la concentration
en ions oxonium $\ce{[H3O+]}$
Quand l’un augmente, l’autre diminue.
Définition du pH :
$\displaystyle\text{pH} = -\log\left(\ce{[H3O+]}\right)$
Si $\ce{[H3O+]}=\pu{1,0E-8 mol * L-1}$,
$\text{pH}=$ $8,0$
Si $\ce{[H3O+]}=\pu{1,00E-12 mol * L-1}$,
$\text{pH}=$ $12,0$
Si $\ce{[H3O+]}=\pu{2,5E-2 mol * L-1}$,
$\text{pH}=$ $1,6$
Si $\ce{[H3O+]}=\pu{8,4E-13 mol * L-1}$,
$\text{pH}=$ $12,1$
Précision sur la précision :
on écrit généralement le pH
avec un seul chiffre après la virgule.
Pour obtenir $\ce{[H3O+]}$ à partir du $\text{pH}$, on fait :
$\displaystyle\ce{[H3O+]} = 10^{-\text{pH}}$
Si $\text{pH}=7,0$
$\ce{[H3O+]}=$ $\pu{1,0E-7 mol * L-1}$
Si $\text{pH}=1,0$
$\ce{[H3O+]}=$ $\pu{1,0E-1 mol * L-1}$
Si $\text{pH}=9,8$
$\ce{[H3O+]}=$ $\pu{1,6E-10 mol * L-1}$
Si $\text{pH}=0,5$
$\ce{[H3O+]}=$ $\pu{3,2E-1 mol * L-1}$