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15 Acides,bases,pH
Mots clés
Acide conjugué, base conjuguée, dissociation de l’eau, pH
1. IMPORTANCE DE LA NOTION DE pH
Un grand nombre de molécules biologiques, grandes ou petites, sont des acides ou des
bases (ou les deux à la fois) ; leurs propriétés sont intimement liées à leur état d’ionisation, lequel est fonction du pH ambiant. Ainsi, la reconnaissance et la transformation des
substrats par les enzymes, l’énergétique des réactions, les transports membranaires, les
échanges gazeux, la respiration cellulaire, et de fait tous les processus biologiques, sont
conditionnés par le pH des milieux dans lesquels ils se déroulent.
2. ACIDES ET BASES CONJUGUÉS
Un acide est une molécule qui se dissocie en donnant un proton. Cette dissociation
donne également naissance à une base, qui se définit en retour comme une molécule
pouvant fixer un proton. On parlera, au sens de Brønsted, de paire acide conjugué/base
conjuguée :
HA
8
A –
+
H +
Acide conjugué
Base conjuguée
proton
Le proton pouvant s’associer à une autre base, on pourra considérer l’équilibre suivant
entre deux paires acide conjugué/base conjuguée :
HA
+
B
8
A –
+
BH +
Acide conjugué 1
Base conjuguée 2
Base conjuguée 1
Acide conjugué 2
3. K w , LE PRODUIT IONIQUE DE L’EAU
L’eau est une molécule amphotère, c’est-à-dire qu’elle se comporte à la fois comme un
acide et comme une base ; dans la réaction suivante, l’une des deux molécules d’eau, un
acide, se dissocie pour donner un ion hydroxyle (OH – ) et un proton (H + ) ; ce dernier se
fixe sur la seconde molécule d’eau, une base, pour donner l’ion oxonium (H 3 O + ) :
HOH
+
HOH
8
OH –
+
H 3 O +
Des études de conductimétrie montrent que dans l’eau pure à 25 °C la concentration 1
des ions H 3 O + est égale à 10 –7 mol L –1 ; la charge électrique positive de ces ions est
contrebalancée par une concentration égale d’ions OH – . Ce résultat permet d’introduire
la constante K w , le produit ionique de l’eau :
K w = [H 3 O + ][OH – ] = 10 –7 x 10 –7 = 10 –14
L’eau pure contient des concentrations égales de H 3 O + et OH – ; cette égalité définit la
neutralité acido-basique. Le produit ionique de l’eau est indépendant de la composition
1. En fait, il s’agit de l’activité de l’ion oxonium, H 3 O + (Fiche 22).
9782100724185-Livre.indb 34
20/05/15 19:11
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Mots clés
Acide conjugué, base conjuguée, dissociation de l’eau, pH
1. IMPORTANCE DE LA NOTION DE pH
Un grand nombre de molécules biologiques, grandes ou petites, sont des acides ou des
bases (ou les deux à la fois) ; leurs propriétés sont intimement liées à leur état d’ionisation, lequel est fonction du pH ambiant. Ainsi, la reconnaissance et la transformation des
substrats par les enzymes, l’énergétique des réactions, les transports membranaires, les
échanges gazeux, la respiration cellulaire, et de fait tous les processus biologiques, sont
conditionnés par le pH des milieux dans lesquels ils se déroulent.
2. ACIDES ET BASES CONJUGUÉS
Un acide est une molécule qui se dissocie en donnant un proton. Cette dissociation
donne également naissance à une base, qui se définit en retour comme une molécule
pouvant fixer un proton. On parlera, au sens de Brønsted, de paire acide conjugué/base
conjuguée :
HA
8
A –
+
H +
Acide conjugué
Base conjuguée
proton
Le proton pouvant s’associer à une autre base, on pourra considérer l’équilibre suivant
entre deux paires acide conjugué/base conjuguée :
HA
+
B
8
A –
+
BH +
Acide conjugué 1
Base conjuguée 2
Base conjuguée 1
Acide conjugué 2
3. K w , LE PRODUIT IONIQUE DE L’EAU
L’eau est une molécule amphotère, c’est-à-dire qu’elle se comporte à la fois comme un
acide et comme une base ; dans la réaction suivante, l’une des deux molécules d’eau, un
acide, se dissocie pour donner un ion hydroxyle (OH – ) et un proton (H + ) ; ce dernier se
fixe sur la seconde molécule d’eau, une base, pour donner l’ion oxonium (H 3 O + ) :
HOH
+
HOH
8
OH –
+
H 3 O +
Des études de conductimétrie montrent que dans l’eau pure à 25 °C la concentration 1
des ions H 3 O + est égale à 10 –7 mol L –1 ; la charge électrique positive de ces ions est
contrebalancée par une concentration égale d’ions OH – . Ce résultat permet d’introduire
la constante K w , le produit ionique de l’eau :
K w = [H 3 O + ][OH – ] = 10 –7 x 10 –7 = 10 –14
L’eau pure contient des concentrations égales de H 3 O + et OH – ; cette égalité définit la
neutralité acido-basique. Le produit ionique de l’eau est indépendant de la composition
1. En fait, il s’agit de l’activité de l’ion oxonium, H 3 O + (Fiche 22).
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