Éditions Études Vivantes Chimie des solutions Éditions Études Vivantes

Les solutions aqueuses acides et basiques Diaporama réalisé par Christian Louis, Ph.D.

Dissociation de l’eau Dans l’eau pure, 1 molécule sur environ 550 000 000 se dissocie. - + - + Des ions H+ et OH- sont formés. Les ions formés sont dispersés parmi les molécules d’eau. Les ions sont hydratés. H2O  H+(aq) + OH-(aq). Le nombre de molécules d’eau associées à un ion est variable.

Molécules acides en solutions aqueuses Les molécules acides peuvent libérer des ions H+(aq) dans l’eau. - + - - + Les molécules acides peuvent éliminer des ions OH-(aq) dans l’eau. L’addition d’un acide modifie la concentration des ions H+(aq) et OH-(aq) en solution. À 25 °C, [H+(aq)] [OH -(aq)] = 1,00x10-14 (mol/L)2. Le produit des concentrations de H+(aq) et de OH-(aq) reste constant.

Molécules basiques en solutions aqueuses Les molécules basiques peuvent libérer des ions OH-(aq) dans l’eau. - + + - + Les molécules basiques peuvent éliminer des ions H+(aq) dans l’eau. L’addition d’une base modifie la concentration des ions H+(aq) et OH-(aq) en solution. Le produit des concentrations de H+(aq) et de OH-(aq) reste constant. À 25 °C, [H+(aq) ] [OH-(aq) ] = 1,00x10-14 (mol/L)2.

Acidité des solutions aqueuses [H+(aq)] mol/L 100 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14 [OH-(aq)] mol/L 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 100 On peut évaluer l’acidité d’une solution aqueuse par sa concentration en ions H+(aq). Acide La concentration des ions OH-(aq) est proportionnelle à celle de H+(aq). Neutre Dans une solution neutre : [H+(aq) ] =[OH-(aq) ] = 1,00x10-7 mol/L. Basique Dans une solution acide : [H+(aq) ] > 1,00x10-7 mol/L.

Notion de pH Il est plus commode d’utiliser le pH pour évaluer l’acidité d’une solution. [H+] mol/L 100 10-2 10-4 10-6 10-8 10-10 10-12 10-14 pH 2 4 6 8 10 12 14 Acide Le pH est une fonction logarithmique : pH = -log[H+(aq)]. Dans une solution neutre, le pH est égal à 7. Neutre Basique Dans une solution acide, le pH est plus petit que 7. Dans une solution basique, le pH est plus grand que 7.

Acides forts Les molécules des acides forts se dissocient à 100 % en solution aqueuse. - + On connaît peu de substances qui sont des acides forts dans l’eau : HCl, HBr, HI, HNO3, HClO4, H2SO4, CF3SO3H. Les anions formés lors de la dissociation des acides forts ne sont ni acides ni basiques en solution aqueuse. HCl(aq)  H+(aq) + Cl-(aq) Cl-(aq) est neutre. Exception : HSO4-(aq) est un anion acide. Cl-(aq) + H+(aq) 

Acides faibles Les molécules des acides faibles se dissocient partiellement en solution aqueuse. - + La force d’un acide faible dépend de sa constante de dissociation, Ka. Ka = [H+(aq)] [F-(aq)] . [HF(aq)] HF(aq)  H+(aq) + F-(aq) Les anions formés lors de la dissociation des acides faibles sont des bases faibles. F-(aq) est une base faible. F-(aq) + H+(aq)  HF(aq)

Bases fortes Les molécules des bases fortes se dissocient à 100 % en solution aqueuse. + - - + Certains oxydes et hydroxydes métalliques, comme Na2O et NaOH, sont des bases fortes en solution aqueuse. Les cations formés lors de la dissociation des bases fortes ne sont ni acides ni basiques en solution aqueuse. NaOH(aq)  OH-(aq) + Na+(aq) Na+(aq) est neutre. Na+(aq) + OH-(aq) 

Bases faibles Les molécules des bases faibles se dissocient partiel-lement en solution aqueuse. + - La force d’une base faible dépend de sa constante de dissociation, Kb. Kb = [NH4+(aq)] [OH-(aq)]. [NH3(aq)] NH3(aq) + H2O(aq)  OH-(aq) + NH4+(aq) Les cations formés lors de la dissociation des bases faibles sont des acides faibles. NH4+(aq) est un acide faible. NH4+(aq) + OH-(aq)  NH3(aq) + H2O(aq)

Variations de l’acidité ou de la basicité pH 2 4 6 8 10 12 14 L’addition d’un acide ou d’une base dans l’eau fait varier le pH. HCl 0,1 mol/L NaOH 0,1 mol/L NH3 0,1 mol/L HF 0,1 mol/L La variation de pH est plus grande si l’acide est fort ou si la base est forte. HCN 0,1 mol/L

Solutions aqueuses acides L’eau de pluie et l’eau du robinet sont légèrement acides. pH entre 5 et 6 Responsable : acide carbonique CO2 ou H2CO3 . Les boissons gazeuses sont acides. pH  3 Responsable : acide phosphorique H3PO4. Le jus de notre estomac est très acide. pH  1,7 Responsable : acide chlorhydrique HCl. Le liquide contenu dans une batterie d’automobile est extrêmement acide. pH  0 Responsable : acide sulfurique H2SO4 .

Solutions aqueuses basiques pH  7,4 Responsable : l’ion bicarbonate HCO3-. Le sang est légèrement basique. pH  10,5 Responsable : la base peu soluble Mg(OH)2 . La lait de magnésie est basique. pH  13 Responsable : la base forte NaOH. Le Easy-Off est très basique.