REVIZ.fr – Classification des couples acide-base

Niveau : terminale
Matière : chimie (acide / base)

Considérons la réaction chimique limitée (symbolisée par une double flèche) suivante :

a + b g + d

On définit sa constante de réaction K par la formule :

K dépend uniquement de la température. Il faut donc toujours indiquer à quelle température on réalise l’expérience.

Les concentrations doivent être exprimées en mol.L-1.

Constante réduite KR

Lorsque la réaction fait intervenir de l’eau, on définit la constante réduite KR.
En effet, dans la réaction A + H2O C + D , même si l’eau réagit, la quantité d’eau dans le bécher ne varie quasiment pas puisque la quantité d’eau qui disparaît est insignifiante devant la quantité d’eau initiale (provenant des réactifs, sous forme de solutions acqueuses).
On a toujours que l’on exprime sous la forme :

KR n’a pas d’unité.

Tout comme K, il ne dépend que de la température.

Cas d’un acide faible

Prenons l’exemple de l’acide éthanoïque :

CH3COOH + H2O CH3COO + H3O+

Son KR est .
Pour un acide faible, on l’appelle KA.

KA est la constante d’acidité du couple acide-base CH3COOH / CH3COO.

Pour l’acide éthanoïque, KA = 1,6.10-5 à 25°C.

Cas d’une base faible

Prenons l’exemple de l’ion éthanoate :

CH3COO + H2O CH3COOH + HO

Son KR est . Pour une base faible, on l’appelle KB.

KB est la constante de basicité du couple acide-base CH3COOH / CH3COO.

Relation KA / KB

En réécrivant différemment KB, on a :

La propriété KE = KA . KB est toujours vraie.

Il suffit donc de connaître KA pour déduire KB.

pKA d’un couple acide-base

Pour le couple acide-base HA / A, qui réagit selon :

HA + H2O A + H3O+

on calcule :

      et       pKA = – 10 log KA

d’où :

KA = 10-pKa

Si on calcule – log KA, on obtient :

– log KA = – log – log [H3O+]

Autrement dit, pH = pKA + log .

Lorsque pH = pKA, d’après la formule précédente, on a la relation

log = 0

D’après les propriétés de la fonction log, cela signifie que

= 1       donc       [ A ] = [ AH ]

 Lorsque pH > pKA

Si pH > pKA, on a [ A ] > [ AH ].

 Lorsque pH < pKA

Et si pH < pKA, on a [ A ] < [ AH ].
Cela nous permet de construire le diagramme de prédominance du couple HA / A.

Pour comparer 2 acides faibles, on compare le pH de 2 solutions de même concentration.
L’acide le plus fort a le pH le plus faible.

Force d’une base faible

A concentrations égales, la base la plus forte possède le pH le plus fort.

Classification d’après les KA et les pKA

Un acide est d’autant plus fort que son KA est grand.
Un acide est d’autant plus fort que son pKA est faible.
Plus un acide est fort, plus sa base conjuguée est faible. On applique donc les critères inverses pour les bases.

Echelle des pKA

Pour classer les couples acide-base, on utilise généralement l’échelle des pKA :

On met en solution l’acide A1H du couple A1H / A1 et la base A2 du couple A2H / A2.
Une réaction se produit :

A1H + A2 A1 + A2H

La constante d’équilibre de cette réaction est En écrivant K autrement, on a :

Sens de la réaction

  • Si KA1 > KA2, K >>> 1. La réaction est quasie totale. Plus la différence de KA est importante, plus la réaction est avancée.

Bilan

Lorsque l’on met en présence deux couples acide-base, la réaction se produit entre l’acide le plus fort et la base la plus forte . K est alors supérieur à 1.

On peut prévoir le sens de la réaction avec la règle du (« gamma »).

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