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Acides et bases forts et faibles : définitions

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Objectifs
• Voir la différence entre un acide fort et un acide faible.
• Voir la différence entre une base forte ou faible.
1. Acide fort - acide faible
Selon la définition de Brønsted, un acide est une espèce chimique susceptible de perdre un ou plusieurs proton(s) (H+).
Pour nos explications, on considèrera des monoacides : un seul H+ est mis en jeu.
a. Acide fort
Pour un acide fort AH, la transformation est totale dans une solution aqueuse.
On note l’utilisation de la flèche simple sens pour rappeler que la réaction est totale.

Cela veut dire que sa réaction avec l’eau est totale : .
Donc, si on dissout n moles d’un acide fort dans l’eau, alors il va se former n moles d’ qui vont se combiner avec l’eau pour former n moles d’ions oxonium .

Estimation du pH : soit c (en mol/L) la concentration d’un acide fort dissous dans l’eau. On a . Comme le pH est donné par , il vient : (avec c diluée mais pas trop)

Exemples d’acides forts : acides chlorhydrique , sulfurique , nitrique .
b. Acide faible
Pour un acide faible AH, la réaction avec l’eau est limitée : .
Cela veut dire que la forme basique est susceptible de réagir à nouveau avec pour redonner la forme acide de départ, selon la réaction inverse . C’est pour cela que l’on utilise la notation .

Les deux réactions sont en compétition et vont progressivement mener à un état d’équilibre chimique intermédiaire entre « tout l’acide a réagi » et « l’acide n’a pas réagi ». Si on dissout n moles d’un acide faible dans l’eau, on aura production de moles d’, avec .

Exemples d’acides faibles : les acides carboxyliques (fonction ), l’acide fluorhydrique HF.
2. Base forte - base faible
Toujours selon Brønsted, une base est une espèce chimique susceptible de capter un ou plusieurs protons.
Dans la pratique, ces protons peuvent être pris à des molécules d’eau, formant alors des ions hydroxydes . On prendra en compte ici uniquement des monobases.
a. Base forte
Pour une base forte A, sa réaction avec l’eau est totale : .
Si on dissout n moles d’une base forte dans l’eau, il y aura production de n moles d’.

Estimation du pH : soit c (en mol/L) la concentration d’une base forte dissoute dans l’eau. On a . D’autre part, à température donnée. On appelle cette quantité le produit ionique de l’eau, et on le note . À 25 °C, soit environ 300 K, on retiendra que .

En conséquence, , et comme , on en déduit que , et ainsi :
(avec c diluée mais pas trop).

Exemple de bases fortes : hydroxyde de sodium (soude) NaOH, hydroxyde de potassium (potasse) KOH.
b. Base faible
Pour une base faible A, sa réaction avec l’eau est limitée : .
Si on dissout n moles d’une base faible dans l’eau, il y aura production de moles d’, avec .

Exemple de bases faibles : les ions carboxylates (fonction ), c'est-à-dire les bases conjuguées des acides carboxyliques.
L'essentiel
• Un acide fort est un acide réagissant totalement avec l’eau. Si sa concentration est c, alors .
• Un acide faible AH réagit avec l’eau selon une réaction limitée .

• Une base forte réagit avec l’eau selon une réaction totale. Pour une concentration c, on a .
• Une base faible A réagit avec l’eau selon une réaction limitée .

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