Les réactions acide-base

01Acide, base : la définition de Brønsted

En classe de terminale, la définition retenue pour les acides et les bases est celle du chimiste Brønsted : un acide est une espèce chimique capable de céder un proton H+, tandis qu'une base est une espèce chimique capable de capter un proton H+. Cette définition dépasse largement le simple constat « ça pique » ou « ça pH est basique » : elle décrit un comportement, une capacité à échanger une particule précise, le proton, noté H+. Un acide AH, en cédant son proton, se transforme en sa base conjuguée A−, et réciproquement une base B, en captant un proton, devient son acide conjugué BH+. Le couple formé par ces deux espèces, noté acide/base (par exemple CH3COOH/CH3COO−), s'appelle un couple acide-base : les deux espèces qui le composent ne diffèrent que par un unique proton H+, et on passe de l'une à l'autre par une simple demi-équation acido-basique, du type AH = A− + H+.

02Comment s'écrit une réaction acide-base

Une réaction acide-base met toujours en jeu deux couples différents, notés acide1/base1 et acide2/base2, et correspond à un transfert direct d'un ou plusieurs protons de l'acide du premier couple vers la base du second couple : il n'existe jamais de proton H+ libre en solution, il passe instantanément d'une espèce à l'autre. Pour écrire l'équation globale, on additionne les deux demi-équations, en ajustant si besoin les nombres stœchiométriques pour que le nombre de protons cédés par l'un soit exactement égal au nombre de protons captés par l'autre. Exemple classique : le couple CH3COOH/CH3COO− (acide éthanoïque, pKa = 4,8) et le couple H3O+/H2O. La demi-équation de l'acide éthanoïque s'écrit CH3COOH = CH3COO− + H+, celle de l'eau (base) s'écrit H+ + H2O = H3O+. En les additionnant, on obtient l'équation globale de la réaction entre l'acide éthanoïque et l'eau : CH3COOH + H2O = CH3COO− + H3O+. On retrouve ainsi la formation caractéristique d'ions oxonium H3O+ dans toute solution aqueuse acide.

03Force des acides et des bases : le pKa

Chaque couple acide/base est caractérisé par une constante d'acidité Ka, dont on utilise plus souvent le pKa = −log(Ka). Plus le pKa d'un couple est petit, plus l'acide de ce couple est fort, c'est-à-dire plus il cède facilement son proton. Cette échelle de pKa permet de prévoir dans quel sens une réaction acide-base est favorisée : la réaction entre l'acide d'un couple et la base d'un autre couple est thermodynamiquement favorisée quand l'acide a un pKa plus petit que le pKa du couple de la base. Cela permet, sans calcul complexe, de prévoir qualitativement quelle réaction acide-base entre deux couples donnés a le plus de chances de se produire majoritairement.

04Méthode : écrire l'équation d'une réaction acide-base

1. Identifie les deux couples acide1/base1 et acide2/base2 mis en jeu dans l'énoncé.
2. Écris les deux demi-équations acido-basiques, chacune sous la forme acide = base + H+.
3. Additionne les demi-équations en ajustant les coefficients pour que les H+ échangés s'annulent exactement.

05Erreurs fréquentes

• ✗ Inverser acide et base dans un couple : l'acide est toujours l'espèce qui cède le proton, la base celle qui le capte.
• ✗ Oublier d'équilibrer le nombre de protons H+ échangés entre les deux demi-équations avant de les additionner.
• ✗ Confondre pKa faible et acide faible : un pKa petit correspond au contraire à un acide fort.