Réactions Acide-Base
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### Définitions - **Acide de Brønsted:** Une espèce chimique qui peut céder un ion H⁺. - Ex: $AH \rightarrow A^- + H^+$ - **Base de Brønsted:** Une espèce chimique qui peut capter un ion H⁺. - Ex: $B + H^+ \rightarrow BH^+$ - **Couple Acide-Base ($AH/A^-$):** Deux espèces chimiques liées par l'échange d'un H⁺. - Ex: $AH \rightleftharpoons A^- + H^+$ - **Réaction Acido-Basique:** Transfert d'un H⁺ entre un acide et une base. - Ex: $AH + B \rightarrow A^- + BH^+$ - **Ampholyte:** Une espèce qui peut agir comme acide ou base (ex: $H_2O$, $HCO_3^-$). ### Application de la Loi d'Action de Masse - Pour une réaction $aA + bB \rightleftharpoons cC + dD$, la constante d'équilibre $K$ est: $$K = \frac{[C]^c[D]^d}{[A]^a[B]^b}$$ - **Quotient de réaction ($Q_r$):** Calculé avec les concentrations initiales. - **Conditions d'évolution spontanée:** - Si $Q_r K$: La réaction évolue spontanément dans le sens inverse. - Si $Q_r = K$: Le système est en équilibre dynamique. ### Autoprotolyse de l'Eau - $2H_2O \rightleftharpoons H_3O^+ + OH^-$ - **Produit ionique de l'eau ($K_e$):** $$K_e = [H_3O^+][OH^-]$$ - À $25^\circ C$, $K_e = 10^{-14}$. - $pK_e = -\log K_e = 14$ à $25^\circ C$. ### Constante d'Acidité ($K_a$) - Pour un couple acide-base $AH/A^-$: $$AH + H_2O \rightleftharpoons A^- + H_3O^+$$ $$K_a = \frac{[A^-][H_3O^+]}{[AH]}$$ - **$pK_a = -\log K_a$** - $K_a$ ne dépend que de la température. - **Force des acides:** - **Acide fort:** $K_a$ très grand ($pK_a 14$). Ne réagit pas avec l'eau. - **Relation $K_a$ et $pK_a$ avec la force de l'acide:** - Plus $K_a$ est grand (plus $pK_a$ est petit), plus l'acide est fort. - Comparaison avec l'eau ($H_3O^+/H_2O$ $pK_a=0$, $H_2O/OH^-$ $pK_a=14$). - $K_a (AH/A^-) > K_a (H_3O^+/H_2O)$ ou $pK_a (AH/A^-) pK_a (H_2O/OH^-)$ : acide inerte. ### Constante de Basicité ($K_b$) - Pour un couple base-acide $BH^+/B$: $$B + H_2O \rightleftharpoons BH^+ + OH^-$$ $$K_b = \frac{[BH^+][OH^-]}{[B]}$$ - **$pK_b = -\log K_b$** - $K_b$ ne dépend que de la température. - **Relation entre $K_a$, $K_b$ et $K_e$ pour un couple conjugué:** $$K_a \cdot K_b = K_e$$ $$pK_a + pK_b = pK_e = 14$$
