I) relation entre acide et base :
-acide :espèce chimique pouvant céder 1 ou + proton h+. Devient alors une base.
-base : espèce chimique pouvant recevoir 1 ou + proton h+. Devient alors un acide.
-Un acide et son équivalent basique forme un couple acido-basique défini par une demi-équation :
acide <--> base + proton h+
- l'eau est un composé amphotère ou ampholyte, c'est à dire que c'est l'acide du couple H2O/OH- et la base du couple H3O+ / H2O.
II) Autoprotolyse de l'eau et Ke :
- l'autoprotolyse de l'eau est la réaction de transformation de l'eau H2O en ions OH- et H3O+.
- Le produit des concentrations des ions formés lors de l’autoprotolyse est appelé produit ionique, noté Ke et est une constante. Ke = 1.0*10puissance -14.
-le pKe est égal à -log de Ke soit 14. On dit que Ke est égal à 10puissance -pKe.
III) Le pH :
- grandeur sans dimension égale à "-log de la concentration en ions H3O+" d'une solution.
- la concentration d'une solution en ions H3O+ est donc égale à 10puissance -pH de la solution.
==} lorsque le pH augmente alors la concentration en ions H3O+ diminue et inversement.
IV) pH des solutions neutres - acides -basiques-tampons :
a) neutres :
Dans une solution neutre, les concentrations en ions OH- et H3O+ sont égales.
==}Le produit ionique Ke est donc égal à la concentration de H3O+ au carré.
==}Le pKe ( -log Ke ) est donc égal à -log de la concentration en H3O+ au carré.
==}le pKe est donc égal à 2 fois -log de la concentration en H3O+ ( formule des logarithmes).
==} la moitié du pKe est donc égal à -log de la concentration en H3O+.
==} la moitié de 14 est donc égal au pH.
==} le pH des solutions neutres est donc égal à 7.
B) Acides :
Dans une solution acide, la concentration en ions H3O+ est supérieur à celle en ions HO-.
==} Ke est donc inférieur à la concentration en ions H3O+ au carré.
==} ( d'après plus haut avec le signe inférieur sans oublier de changer le sens de l'inégalité lorsqu'on passe à -log ) ==} le pH est inférieur à la moitié du pKe
==} le pH est inférieur à 7.
C) basique :
Dans une solution basique, la concentration en ions H3O+ est inférieure à celle en ions HO-.
==} Ke est donc supérieur à la concentration en ions H3O+ au carré
==} le pH est donc supérieur à la moitié du pKe.
==} le pH est donc supérieur à 7.
D) Tampons :
- solution dont le pH varie peu lorsqu'on y ajoute une petite quantité d'acide ou de base, est obtenue généralement en mélangeant un acide dit faible et sa base, le tout à des concentrations voisines.
V) Constante d'acidité :
- Chaque espèce a une constante d'acidité telle que à la fin d'une réaction acido-basique à l'équilibre (lorsque tout le réactif n'a pas été consommé) avec l'eau, la constante d'acidité Ka est égale à la concentration en ions H3O+ ( à la fin de la réaction ) fois la concentration de la base ( à la fin de la réaction ); le tout divisé par la concentration de l'acide ( à la fin de la réaction).
- le pKa est donc égal à -log de Ka et Ka est donc égal à 10 puissance -pKa.
- plus le pKa est petit ( donc le Ka grand ) plus l'acide va céder facilement un proton H+ et donc plus on dira qu'il est fort.
- plus le pKa est grand ( donc le Ka petit) plus la base va capter facilement un proton H+ et donc plus on dira qu'elle est forte.
VI ) Prédominance :
- Comme Ka est égale à la concentration en ions H3O+ * la concentration de la base sur la concentration de l'acide :
==} la concentration en Ka * la concentration de l'acide sur la concentration de la base est égal à la concentration en ions H3O+.
==} -log de concentration en H3O+ est égal à -log de (Ka fois concentration de l'acide sur la concentration de la base).
==} -log de concentration en H3O+ est égal à -log de Ka - log de concentration de l'acide sur celle de la base ( formule des logarithme).
==} pH est égal au pKa + log de la concentration de la base sur celle de l'acide (formule des logarithme).
- A partir de cela, on en conclut que :
* si les concentrations en acide et base sont les mêmes alors log concentration de base sur celle de l'acide égal log de 1 égal 0 ==} le pH est égal au pKa.
* si la concentration en acide est supérieur à celle de la base ( l'acide prédomine sur la base, alors le rapport de concentration de la base sur celle de l'acide est inférieur à 1 et log de cela est inférieur à 0. ==} le pH est inférieur au pKa.
* si la concentration en base est supérieure à celle de l'acide ( la base prédomine sur l'acide) alors le rapport de la concentration de la base sur l'acide est supérieur à 1 et le log de cela est supérieur à 0 ==} le pH est supérieur au pKa.
VII) Acides alpha aminés :
Ils possèdent un groupe carbonyle et un groupe amine.
- les acides carboxyliques ( avec un groupe carbonyle ) sont faibles car la base prédomine.
- les amines sont des acides forts car l'acide prédomine.
Les acides alpha aminés sont donc base ou acide ou les deux selon le pH de la solution dans lequel ils sont.
VIII) Acide et base faibles/forts :
- Un acide ou une base est faible si sa réaction avec l'eau n'est pas totale, si à la fin de la réaction, il en reste encore sous la forme initiale.
- Un acide ou une base est fort si sa réaction avec l'eau est totale, c'est à dire si à la fin de la réaction avec l'eau, il n'en reste plus sous la forme initiale.
- Comme à la fin, il ne reste plus de l'acide fort, alors la concentration en ions H3O+ à la fin de la réaction est égale à xmax sur le volume soit la concentration initiale de l'acide fort.
==} comme le pH est égal à -log de la concentration en H3O+, le pH s'une solution contenant un acide fort est égal à -log de la concentration en soluté ( l'acide fort).
- Lors d'une réaction entre une base forte et l'eau, un acide et des ions OH- se forment et le soluté est entièrement consomme. La concentration de ces ions OH- à la fin de la relation ( à l'équilibre) est donc égale à xmax/v soit la concentration en soluté ( la base) apporté.
==} on a vu que à l'équilibre Ke = concentration en H3O+ fois concentration en OH- donc la concentration en H3O+ = Ke divisé par la concentration en OH-.
==} -log de H3O+ est égal à -log ( Ke sur la concentration en OH-) soit égal à -log de Ke + log de C.
==} le pH de la solution est égal au pKe + log de la concentration en soluté apporté.
==} le pH de solution est égal à 14 + log de la concentration en soluté apporté ( C).
-acide :espèce chimique pouvant céder 1 ou + proton h+. Devient alors une base.
-base : espèce chimique pouvant recevoir 1 ou + proton h+. Devient alors un acide.
-Un acide et son équivalent basique forme un couple acido-basique défini par une demi-équation :
acide <--> base + proton h+
- l'eau est un composé amphotère ou ampholyte, c'est à dire que c'est l'acide du couple H2O/OH- et la base du couple H3O+ / H2O.
II) Autoprotolyse de l'eau et Ke :
- l'autoprotolyse de l'eau est la réaction de transformation de l'eau H2O en ions OH- et H3O+.
- Le produit des concentrations des ions formés lors de l’autoprotolyse est appelé produit ionique, noté Ke et est une constante. Ke = 1.0*10puissance -14.
-le pKe est égal à -log de Ke soit 14. On dit que Ke est égal à 10puissance -pKe.
- grandeur sans dimension égale à "-log de la concentration en ions H3O+" d'une solution.
- la concentration d'une solution en ions H3O+ est donc égale à 10puissance -pH de la solution.
==} lorsque le pH augmente alors la concentration en ions H3O+ diminue et inversement.
IV) pH des solutions neutres - acides -basiques-tampons :
a) neutres :
Dans une solution neutre, les concentrations en ions OH- et H3O+ sont égales.
==}Le produit ionique Ke est donc égal à la concentration de H3O+ au carré.
==}Le pKe ( -log Ke ) est donc égal à -log de la concentration en H3O+ au carré.
==}le pKe est donc égal à 2 fois -log de la concentration en H3O+ ( formule des logarithmes).
==} la moitié du pKe est donc égal à -log de la concentration en H3O+.
==} la moitié de 14 est donc égal au pH.
==} le pH des solutions neutres est donc égal à 7.
B) Acides :
Dans une solution acide, la concentration en ions H3O+ est supérieur à celle en ions HO-.
==} Ke est donc inférieur à la concentration en ions H3O+ au carré.
==} ( d'après plus haut avec le signe inférieur sans oublier de changer le sens de l'inégalité lorsqu'on passe à -log ) ==} le pH est inférieur à la moitié du pKe
==} le pH est inférieur à 7.
C) basique :
Dans une solution basique, la concentration en ions H3O+ est inférieure à celle en ions HO-.
==} Ke est donc supérieur à la concentration en ions H3O+ au carré
==} le pH est donc supérieur à la moitié du pKe.
==} le pH est donc supérieur à 7.
D) Tampons :
- solution dont le pH varie peu lorsqu'on y ajoute une petite quantité d'acide ou de base, est obtenue généralement en mélangeant un acide dit faible et sa base, le tout à des concentrations voisines.
V) Constante d'acidité :
- Chaque espèce a une constante d'acidité telle que à la fin d'une réaction acido-basique à l'équilibre (lorsque tout le réactif n'a pas été consommé) avec l'eau, la constante d'acidité Ka est égale à la concentration en ions H3O+ ( à la fin de la réaction ) fois la concentration de la base ( à la fin de la réaction ); le tout divisé par la concentration de l'acide ( à la fin de la réaction).
- le pKa est donc égal à -log de Ka et Ka est donc égal à 10 puissance -pKa.
- plus le pKa est petit ( donc le Ka grand ) plus l'acide va céder facilement un proton H+ et donc plus on dira qu'il est fort.
- plus le pKa est grand ( donc le Ka petit) plus la base va capter facilement un proton H+ et donc plus on dira qu'elle est forte.
VI ) Prédominance :
- Comme Ka est égale à la concentration en ions H3O+ * la concentration de la base sur la concentration de l'acide :
==} la concentration en Ka * la concentration de l'acide sur la concentration de la base est égal à la concentration en ions H3O+.
==} -log de concentration en H3O+ est égal à -log de (Ka fois concentration de l'acide sur la concentration de la base).
==} -log de concentration en H3O+ est égal à -log de Ka - log de concentration de l'acide sur celle de la base ( formule des logarithme).
==} pH est égal au pKa + log de la concentration de la base sur celle de l'acide (formule des logarithme).
- A partir de cela, on en conclut que :
* si les concentrations en acide et base sont les mêmes alors log concentration de base sur celle de l'acide égal log de 1 égal 0 ==} le pH est égal au pKa.
* si la concentration en acide est supérieur à celle de la base ( l'acide prédomine sur la base, alors le rapport de concentration de la base sur celle de l'acide est inférieur à 1 et log de cela est inférieur à 0. ==} le pH est inférieur au pKa.
* si la concentration en base est supérieure à celle de l'acide ( la base prédomine sur l'acide) alors le rapport de la concentration de la base sur l'acide est supérieur à 1 et le log de cela est supérieur à 0 ==} le pH est supérieur au pKa.
VII) Acides alpha aminés :
Ils possèdent un groupe carbonyle et un groupe amine.
- les acides carboxyliques ( avec un groupe carbonyle ) sont faibles car la base prédomine.
- les amines sont des acides forts car l'acide prédomine.
Les acides alpha aminés sont donc base ou acide ou les deux selon le pH de la solution dans lequel ils sont.
VIII) Acide et base faibles/forts :
- Un acide ou une base est faible si sa réaction avec l'eau n'est pas totale, si à la fin de la réaction, il en reste encore sous la forme initiale.
- Un acide ou une base est fort si sa réaction avec l'eau est totale, c'est à dire si à la fin de la réaction avec l'eau, il n'en reste plus sous la forme initiale.
- Comme à la fin, il ne reste plus de l'acide fort, alors la concentration en ions H3O+ à la fin de la réaction est égale à xmax sur le volume soit la concentration initiale de l'acide fort.
==} comme le pH est égal à -log de la concentration en H3O+, le pH s'une solution contenant un acide fort est égal à -log de la concentration en soluté ( l'acide fort).
- Lors d'une réaction entre une base forte et l'eau, un acide et des ions OH- se forment et le soluté est entièrement consomme. La concentration de ces ions OH- à la fin de la relation ( à l'équilibre) est donc égale à xmax/v soit la concentration en soluté ( la base) apporté.
==} on a vu que à l'équilibre Ke = concentration en H3O+ fois concentration en OH- donc la concentration en H3O+ = Ke divisé par la concentration en OH-.
==} -log de H3O+ est égal à -log ( Ke sur la concentration en OH-) soit égal à -log de Ke + log de C.
==} le pH de la solution est égal au pKe + log de la concentration en soluté apporté.
==} le pH de solution est égal à 14 + log de la concentration en soluté apporté ( C).
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