Photographie/Physique-chimie/Acides et bases, pH
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Bibliographie
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Fonction acide, fonction base
modifierDeux ions jouent un rôle fondamental en chimie, les ions (ion hydronium composé d'un proton et d'une molécule d'eau) et (ion hydroxyle), qui caractérisent respectivement la fonction acide et la fonction base. Un acide est un corps de la forme , capable de se dissocier au moins partiellement dans l'eau en donnant des ions et . Une base est un corps de la forme donnant des ions et .
Constantes de dissociation
modifierLes acides forts et les bases fortes sont à peu près totalement ionisés en solution mais il n'en est pas de même pour les acides faibles et les bases faibles dont la force varie beaucoup et s'exprime par la valeur de leur constante de dissociation.
L'action d'un acide fort sur une base forte donne un sel et de l'eau :
ou plus simplement, en supprimant les ions qui ne sont pas affectés :
Neutralisation mutuelle des acides et des bases
modifierLa neutralisation d'un acide fort par une base forte donne un dégagement de chaleur pratiquement constant qui correspond à la chaleur de formation de l'eau à partir de ses ions :
L'eau elle-même est un peu dissociée, on trouve à 20 °C :
![{\displaystyle {\frac {\left[H_{3}O^{+}\right]\cdot \left[OH^{-}\right]}{\left[HOH\right]}}=1,8\cdot 10^{-16}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/57855c208ae47c0199c04bfe53dfbb075bc245e3)
Comme l'on compte environ 55,5 moles d'eau par litre de ce corps ou d'une solution aqueuse diluée, on écrit plus simplement :
![{\displaystyle \left[H_{3}O^{+}\right]\cdot \left[OH^{-}\right]=1,8\cdot 10^{-16}\cdot 55,5\approx 10^{-14}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/eff9ab49c1b669f1795ea12ad799ee9e0588b904)
Notion de potentiel hydrogène
modifierLe caractère acide ou basique d'une solution est caractérisé par la concentration de cette solution en ions et mais comme il existe une relation entre ces deux concentrations, on peut en pratique utiliser la seule concentration , quitte à en déduire le cas échéant .
![{\displaystyle \left[H_{3}O^{+}\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/f218309afd18b71359ac8861690b4e72d8b5191c)
![{\displaystyle \left[OH^{-}\right]}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/b548f0697d6e418adab130a3f3b3ce3643bbfadf)
L'acidité se chiffre commodément à l'aide de la notation pH, due à Sorensen :
![{\displaystyle pH=log{\frac {1}{\left[H_{3}O^{+}\right]}}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/30e657c3a708e37f49c56f07affe7cd05c418728)
Pour l'eau pure, les deux concentrations en ions et sont égales à 10-7 et par conséquent l'on a pH = 7, valeur caractéristique des milieux neutres. Les valeurs inférieures à 7 sont celles des milieux acides, les valeurs supérieures à 7 celles des milieux basiques. Une solution normale d'acide chlorhydrique (une mole par litre) donne , soit pH=0. Une solution normale d'hydroxyde de sodium est telle que , donc et pH=14.
![{\displaystyle \left[H_{3}O^{+}\right]=1}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/c6490791a99d983103581076c5ba79b3634c265b)
![{\displaystyle \left[OH^{-}\right]=1}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/3a117ea22ed536ce641a6e68d7966fa4860c4ab2)
![{\displaystyle \left[H_{3}O^{+}\right]=10^{-14}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/06b42c1447133c22b2701f4fbb51234fd28a1d34)
Les acides et bases faibles donnent des valeurs du pH plus proches de 7, à concentration égale. Pour l'acide éthanoïque, on trouve par exemple, à 20 °C :
![{\displaystyle {\frac {\left[CH_{3}COO^{-}\right]\cdot \left[H_{3}O^{+}\right]}{\left[CH_{3}COOH\right]}}=K_{CH_{3}COOH}=1,81\cdot 10^{-5}\quad }](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/5c5278f67a15e29f79f7af02d3a9104854195e43)
Si l'on part d'une solution normale d'acide pur, on obtient alors :
![{\displaystyle \left[H_{3}O^{+}\right]=4,25\cdot 10^{-3}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/2e7a453df38da7a23c6e603035e4da193e16bab2)
et
Voir aussi
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