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1 Premier objectif : définir un acide et une base : Le bleu de bromothymol, ou BBT est un indicateur coloré pouvant exister sous deux formes, C 27 H 28.

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1 1 Premier objectif : définir un acide et une base : Le bleu de bromothymol, ou BBT est un indicateur coloré pouvant exister sous deux formes, C 27 H 28 O 5 Br 2 S, notée InH et C 27 H 27 O 5 Br 2 S -, notée In -. Reconnaître chacune des deux formes daprès les formules proposées ci-dessous : Lune de ces formes est jaune, lautre bleue.

2 2 Un mélange de couleur verte est proposé aux élèves. Ce mélange contient, à parts égales, les deux formes InH et In - du bleu de Bromothymol (ce mélange peut être fait devant les élèves mais sa préparation est délicate). La question que nous nous posons est : quelle couleur attribuer à chacune des formes InH et In -. Des deux espèces ajoutées, H 3 O + et Cl -, laquelle est responsable de la transformation observée ? Proposer une expérience pour le démontrer. Première situation expérimentale : H 3 O + (aq), Cl - (aq) (0,1 mol/L) InH + In -

3 3 Aucune transformation nétant observée dans ce cas, on en conclut que lion H 3 O + est à lorigine de la transformation précédente. Deux réactions peuvent a priori la modéliser : La deuxième proposition est inacceptable, lion H 4 O 2+ étant inconnu dans leau. Lespèce InH est donc la forme de couleur jaune. Deuxième situation expérimentale : Na + (aq), Cl - (aq) (0,1 mol/L) InH + In - H 3 O + (aq) + In - (aq) InH + H 2 O et H 3 O + (aq) + InH In - (aq) + H 4 O 2+ (aq)

4 4 La transformation ne peut être attribuée à lion Na +. On en conclut que lion HO - est à lorigine de la transformation observée. Deux réactions peuvent a priori la modéliser : La première proposition est inacceptable, lion O 2- étant inconnu dans leau. Lespèce In - est bien la forme de couleur bleue. Na + (aq) + HO - (aq) (0,1 mol/L) Troisième situation expérimentale : InH + In - HO - (aq) + In - (aq) InH + O 2 - (aq) et HO - (aq) + InH In - (aq) + H 2 O

5 5 Nous venons de rencontrer des espèces chimiques qui ont la propriété de fixer ou de céder un proton H +. Citer les espèces rencontrées capables de céder un proton : nous les appellerons « espèces acides » : Ce sont InH et H 3 O + Citer les espèces rencontrées capables de fixer un proton : nous les appellerons « espèces basiques » : Ce sont In - et HO - Écrivons formellement léquation de cession dun proton par une espèce acide : HO - + H + = H 2 O et aussi In - + H + = InH H 3 O + = H 2 O + H + et aussi InH = In - + H + Écrivons formellement léquation de capture dun proton par une espèce basique :

6 6 Deuxième objectif : définir un couple acide/base : Un couple acide/base est lensemble dune espèce acide AH (ou AH + ) et de lespèce basique A - (ou A) qui lui est associée par léquation formelle : AH = A - + H + (ou AH + = A + H + ). On note un couple acide/base sous la forme AH/A - (ou AH + /A) Citer les couples acide/base rencontrés au cours des situations expérimentales : InH/In - ; H 2 O/HO - ; H 3 O + /H 2 O Troisième objectif : définir une réaction acide-base : Elle résulte de laction de la forme acide dun couple sur la forme basique dun autre couple : H 3 O + (aq) + In aq - InH + H 2 O InH + HO aq - In aq - + H 2 O

7 7 Pas de doute, cest de lammoniac NH 3 !!! Lammoniac est un gaz à odeur caractéristique (celle des bergeries) très soluble dans leau. Sa formule est NH 3 et nous voulons savoir sil a un comportement acide ou basique en solution aqueuse ! A la lecture de sa formule, quel est ton avis ? NH 3 acide ou base ? Quatrième objectif : déterminer le caractère acide ou basique dune espèce inconnue :

8 8 Que conclure de cette expérience ? Écrire léquation de la réaction traduisant la transformation observée : Lammoniac a réagi comme une base : NH 3(aq) + InH In - (aq) + NH 4 + (aq) Écrire léquation formelle déchange de proton entre lespèce acide et lespèce basique du couple et symboliser le couple acide/base : NH 4 + = NH 3 + H + ; le couple sécrit : NH 4 + / NH 3 NH 3( aq) (0,1 mol/L) Quatrième situation expérimentale : InH + In - In -

9 9 À ton avis comment vérifier que NH 4 + est une espèce acide ? Remarquer que la solution de chlorure dammonium na pas dodeur ! OH - (aq) + NH 4 + (aq) NH 3(aq) + H 2 O Écrire léquation de la réaction traduisant la transformation observée : Cinquième situation expérimentale : NH 4 + (aq) + Cl - (aq) (0,5 mol/L) Na +, OH - 0,1 mol/L Je connais cette odeur ! ???

10 10 Imaginer maintenant une réaction acide-base entre lammoniac NH 3 et lion H 3 O + de lacide chlorhydrique : écrire son équation et réaliser lexpérience en se plaçant en excès dions H 3 O +. Comment peut-on vérifier que la transformation sest réalisée conformément à la réaction proposée ? Sixième situation expérimentale : H 3 O + (aq), Cl - (aq) (excès) NH 3 NH 4 + Pas de doute, il ny a plus dammoniac !! NH 4 + NH 3(aq) + H 3 O + (aq) NH 4 + (aq) + H 2 O

11 11 Préparation des solutions : La solution de BBT est préparée à partir de la forme solide acide : 5 milligrammes environ de BBT dans un peu dalcool à 95° pour obtenir une solution orangée limpide (préparer 20 mL dun mélange éthanol à 95° + 0,1 g de BBT dont on prélève 1 mL). Compléter à 1 litre avec de leau de Volvic de pH 7,0. La solution finale est verte. La solution de chlorure dammonium est préparée dans leau de Volvic de manière à atteindre pratiquement la saturation. La solution de chlorure de sodium ne doit pas être réalisée avec du sel de mer qui contient des ions autres que lion sodium et lion chlorure. La solution est également réalisée dans leau de Volvic.


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