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“MPSI-fin” — 2013/7/22 — 9:45 — page 379 — #387
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Équilibres acido-basiques
Titrages
Les équilibres acido-basiques s’inscrivent dans la plus vaste problématique des équilibres
chimiques, abordés en première période. Le phénomène d’acido-basicité est important,
par exemple dans l’organisme humain où des systèmes complexes contrôlent l’acidité du
sang (toute variation, même faible, peut provoquer la mort). Les acides et les bases sont en
outre importants dans l’industrie : la grande quantité d’acide sulfurique produite chaque
année permet par exemple de fabriquer des engrais ou des polymères. La classe de terminale a vu l’introduction de la notion de couple acide-base, des échelles de pK A et des
diagrammes de prédominance. Ces notions permettent de comprendre l’existence de réactions acido-basiques favorables. Ce chapitre propose de rappeler et de compléter les
connaissances acquises en terminale par une étude quantitative de l’échange de proton H +
et l’introduction de la méthode de la réaction prépondérante (RP) visant à déterminer facilement l’état d’équilibre d’une solution aqueuse. Le cas des titrages acido-basiques sera
enfin évoqué, utilisant un suivi pH-métrique, conductimétrique ou encore colorimétrique.
L’outil informatique est utilisé car il est souvent une aide précieuse permettant l’interprétation de phénomènes plus complexes. Une dernière partie verra la mise en œuvre
expérimentale des notions étudiées (TP commenté).
1 Équilibres acido-basiques, généralités
1.1 Définitions préliminaires, constantes d’équilibre
Acide fort ou faible, base forte ou faible
Un acide est appelé acide fort lorsque la dissolution dans l’eau d’un composé fournit des
protons de façon totale . Au contraire, lorsque cette dissolution s’accompagne d’un transfert
limité de protons, il s’agit d’un acide faible. De façon identique, une base forte capte des
protons H + de façon totale, tandis qu’une base faible conduit à une réaction dont l’avancement est limité. Ainsi, le chlorure d’hydrogène HCl (g) est un acide fort, il réagit avec l’eau
en cédant son proton de façon totale selon :
HCl (g) + H 2 O
=
H 3 O
+
+ Cl
− .
La solution aqueuse obtenue est appelée solution aqueuse acide chlorhydrique. Le chlorure
d’hydrogène HCl(g) n’est plus présent en fin de réaction (la molécule HCl n’existe pas en
solution). Au contraire, l’acide éthanoïque CH 3 COOH cède un proton de façon limitée (peu
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Équilibres acido-basiques
Titrages
Les équilibres acido-basiques s’inscrivent dans la plus vaste problématique des équilibres
chimiques, abordés en première période. Le phénomène d’acido-basicité est important,
par exemple dans l’organisme humain où des systèmes complexes contrôlent l’acidité du
sang (toute variation, même faible, peut provoquer la mort). Les acides et les bases sont en
outre importants dans l’industrie : la grande quantité d’acide sulfurique produite chaque
année permet par exemple de fabriquer des engrais ou des polymères. La classe de terminale a vu l’introduction de la notion de couple acide-base, des échelles de pK A et des
diagrammes de prédominance. Ces notions permettent de comprendre l’existence de réactions acido-basiques favorables. Ce chapitre propose de rappeler et de compléter les
connaissances acquises en terminale par une étude quantitative de l’échange de proton H +
et l’introduction de la méthode de la réaction prépondérante (RP) visant à déterminer facilement l’état d’équilibre d’une solution aqueuse. Le cas des titrages acido-basiques sera
enfin évoqué, utilisant un suivi pH-métrique, conductimétrique ou encore colorimétrique.
L’outil informatique est utilisé car il est souvent une aide précieuse permettant l’interprétation de phénomènes plus complexes. Une dernière partie verra la mise en œuvre
expérimentale des notions étudiées (TP commenté).
1 Équilibres acido-basiques, généralités
1.1 Définitions préliminaires, constantes d’équilibre
Acide fort ou faible, base forte ou faible
Un acide est appelé acide fort lorsque la dissolution dans l’eau d’un composé fournit des
protons de façon totale . Au contraire, lorsque cette dissolution s’accompagne d’un transfert
limité de protons, il s’agit d’un acide faible. De façon identique, une base forte capte des
protons H + de façon totale, tandis qu’une base faible conduit à une réaction dont l’avancement est limité. Ainsi, le chlorure d’hydrogène HCl (g) est un acide fort, il réagit avec l’eau
en cédant son proton de façon totale selon :
HCl (g) + H 2 O
=
H 3 O
+
+ Cl
− .
La solution aqueuse obtenue est appelée solution aqueuse acide chlorhydrique. Le chlorure
d’hydrogène HCl(g) n’est plus présent en fin de réaction (la molécule HCl n’existe pas en
solution). Au contraire, l’acide éthanoïque CH 3 COOH cède un proton de façon limitée (peu