4. Acides, bases et pH — niveau Terminale
Fiche de révision — Bac spécialité physique-chimie • mrnasri.com
- Définir un couple acide/base selon Brønsted
- Exploiter la relation pH = −log[H₃O⁺]
- Calculer un Ka et un pKa
- Distinguer acide fort, acide faible et solution tampon
I. Définition de Brønsted
Selon Brønsted :
- Un acide est une espèce qui peut céder un proton H⁺.
- Une base est une espèce qui peut capter un proton H⁺.
À un acide HA correspond une base A⁻ : c'est un couple acide/base HA/A⁻.
L'eau intervient via le couple H₃O⁺/H₂O (acide) et H₂O/HO⁻ (base) : c'est un ampholyte.
II. Relation pH ↔ [H₃O⁺]
À 25 °C, dans l'eau pure : [H₃O⁺] = [HO⁻] = 10⁻⁷ → pH = 7 (neutre).
III. Constante d'acidité Ka et pKa
Pour le couple HA/A⁻ : HA + H₂O ⇌ A⁻ + H₃O⁺.
Plus Ka est grand (pKa petit), plus l'acide est fort.
IV. Diagramme de prédominance
- Si pH < pKa : la forme acide HA prédomine.
- Si pH > pKa : la forme basique A⁻ prédomine.
- Si pH = pKa : [HA] = [A⁻].
V. Solutions tampons
Une solution tampon est un mélange acide faible + sa base conjuguée. Elle résiste aux variations de pH lors d'un ajout modéré d'acide, de base ou d'eau (dilution).
VI. Exemple type Bac
Énoncé. Une solution de pH = 4,2. Couple acide éthanoïque/éthanoate : pKa = 4,8.
1) Calculer [H₃O⁺].
[H₃O⁺] = 10⁻⁴·² ≈ 6,3 × 10⁻⁵ mol/L.
2) Quelle forme prédomine ?
pH (4,2) < pKa (4,8) → la forme acide éthanoïque CH₃COOH prédomine.
⚠ Erreurs fréquentes à éviter
- Confondre pH = −log[H₃O⁺] et [H₃O⁺] = pH.
- Oublier que plus pKa est petit, plus l'acide est fort.
- Mal placer la forme prédominante par rapport à pH = pKa.
- Croire que la dilution change le pKa (elle ne le change pas).
★ À retenir absolument
• pH = −log[H₃O⁺] • [H₃O⁺] = 10⁻ᵖᴴ
• Ka = [A⁻][H₃O⁺]/[HA] • pKa = −log(Ka)
• pH < pKa : HA domine • pH > pKa : A⁻ domine
• Solution tampon = acide faible + base conjuguée