Fiche de révision : Force des acides et des bases

Acides forts et bases fortes

• Un acide fort est un acide dont la réaction d’hydrolyse est totale.
• Une base forte est une base $\text{A}^-$ dont la réaction d’hydrolyse est totale.
• La base conjuguée d’un acide fort est une base indifférente.
• L’acide conjugué d’une base forte est un acide indifférent.

Composition finale et $\text{pH}$ d’une solution d’acide fort $\text{AH}$

• Si nous dressons le tableau d’avancement de la réaction, nous observons que dans une solution d’acide fort, l’acide $\text{AH}$ réagit totalement avec l’eau.
• $x_{\text{f}} = x_{\text{max}}$
• La quantité de matière de l’acide $\text{AH}$ dans l’état final vaut : $n(\text{AH})_{\text{f}}=(C\times V)-x_{\text{max}}=0$.
• $x_{\text{max}}=C\times V$
• Nous pouvons donc écrire que : $n(\text{H}_3\text{O}^+)_{\text{f}}=C\times V$.
• $[\text{H}_3\text{O}^+]_{\text{f}}=C$
• Le $\text{pH}$ d’une solution aqueuse d’acide fort, de concentration molaire apportée en acide fort, est donné par la relation : $\text{pH}=- \text{log} (C)$.

Composition finale et $\text{pH}$ d’une solution de base forte $\text{A}^-$

• Si nous dressons le tableau d’avancement de la réaction, nous observons que dans une solution de base forte, la base $\text{A}^-$ réagit totalement avec l’eau.
• $x_{\text{f}} = x_{\text{max}}$
• La quantité de matière de la base $\text{A}^-$ dans l’état final vaut : $n(\text{A}^-)_{\text{f}}=(C\times V)-x_{\text{max}}=0$.
• $x_{\text{max}}=C\times V$
• Nous pouvons donc écrire que : $n(\text{HO}^-)_{\text{f}}=C\times V$.
• $[\text{HO}^-]_{\text{f}}=C$
• À $25\degree\text{C}$, le $\text{pH}$ d’une solution aqueuse de base forte, de concentration molaire apportée en base forte, est donné par la relation : $\text{pH}=14+\text{log}(C)$.

Acides faibles et bases faibles

• Un acide faible est un acide dont la réaction d’hydrolyse n’est pas totale : $$\text{AH}+\text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{A}^-+\text{H}_3\text{O}^+$$
• Une base faible est une base dont la réaction d’hydrolyse n’est pas totale : $$\text{A}^-+\text{H}_2 \text{O} \rightleftharpoons \text{AH}+ \text{HO}^-$$
• La base conjuguée d’un acide faible est une base faible.
• L’acide conjugué d’une base faible est un acide faible.

Composition finale d’une solution d’acide faible $\text{AH}$

• Si nous dressons le tableau d’avancement de la réaction, nous observons que dans une solution d’acide faible, l’acide $\text{AH}$ ne réagit pas totalement avec l’eau.
• $x_{\text{f}}< x_{\text{max}}$.
• Par conséquent, $[\text{H}_3\text{O}^+]_{\text{f}} < C$.
• Dans une solution d’acide faible, les réactifs et les produits coexistent dans le système à l’état final.

Composition finale d’une solution de base faible $\text{A}^-$

• Si nous dressons le tableau d’avancement de la réaction, nous observons que dans une solution de base faible, la base $\text{A}^-$ ne réagit pas totalement avec l’eau.
• $x_{\text{f}}< x_{\text{max}}$.
• Par conséquent, $[\text{HO}^-]_{\text{final}}< C$.
• Dans une solution de base faible, les réactifs et les produits coexistent dans le système à l’état final.

Constantes d’équilibre de réactions acide/base

Constante d’acidité d’un couple acide/base

• $K_{\text{a}}$ est une grandeur sans dimension qui dépend de la température et qui permet de caractériser la force relative d’un acide ou d’une base.
• Un acide est d’autant plus fort que la constante d’acidité du couple est grande et que le $\text{p}K_{\text{a}}$ est petit.
• Une base est d’autant plus forte que la constante d’acidité du couple est petite et que le $\text{p}K_{\text{a}}$ est grand.
• $\text{p}K_{\text{a}}$ est une grandeur sans dimension caractéristique d’un couple acide faible/base faible, compris entre $0$ et $14$.

Produit ionique de l’eau

• L’eau est une espèce amphotère.

• $K_{\text{e}}$ est une grandeur sans dimension qui dépend de la température, à $25\degree\text{C}$, $K_{\text{e}}= 10^{-14}$.
• $\text{p}K_{\text{e}}$ est une grandeur sans dimension, à $25\degree\text{C}$, $\text{p}K_{\text{e}}=14$.