ACIDES & BASES

Carte mentale

Élargissez votre recherche dans Universalis

Théorie de Brønsted-Lowry (1923)

Couples acidobasiques

Définition symétrique des acides et des bases

Elle définit comme acide toute substance capable d'émettre des protons H+. Ce sera le cas d'un acide faible, HA, comme dans l'équilibre (a), mais aussi de B+(NH4+), dans l'équilibre d'hydrolyse (g), la seule différence résidant dans la charge (0 ou + 1) de l'acide.

Inversement, une base sera toute substance capable de capter les protons : c'est non seulement le cas de BOH dans (g) lu dans le sens ←, mais aussi de l'ion A (acétate) dans (a) lu dans le sens ←, la seule différence résidant dans la charge (0 ou — 1) de la base.

Il s'ensuit que dans un équilibre d'ionisation on ne peut concevoir l'existence de l'acide sans celle de la base correspondante : on dit que la paire HA—A ou B+—BOH forme un couple acide-base. On notera qu'à un acide fort correspond une base faible (et inversement), car si HA est un acide fort, c'est qu'il perd facilement son proton, lequel inversement a peu tendance à réagir sur A, qui se trouve donc être une base faible.

Relation entre constantes de dissociation acide et basique

Avec cette définition, la constante de l'acide sera :

Pour un acide du type HA, elle se confond avec l'ancienne définition (a′) ; avec un acide du type B+, elle n'est autre que l'ancienne constante d'hydrolyse (g′), B+ étant l'acide.

De même, si l'on adopte pour les bases la définition de l'ancienne théorie (capacité à émettre des ions OH), non seulement les bases du type BOH rentrent dans cette catégorie (équations b et b′), mais aussi celles du type A, en vertu de l'équilibre (f et f′), et la constante de la base sera :

Pour une base du type BOH, elle se confond avec l'ancienne définition ; avec une base de type A, elle n'est autre que l'ancienne constante d'hydrolyse (f, f′). Il doit exister une relation entre KA et KB si l'acide et la base concernés appartiennent au même couple acidobasique ; en multipliant membre à membre les deux précédentes équations, on obtient KAKB = [H+][OH] = Ke = 10—14.

Par exemple, la constante de dissociation de l'ammoniaque selon (b′) est 2 × 10—15 ; il revient au même de dire que NH4+ est un acide tel que :

Lorsqu'une espèce peut se comporter à la fois comme acide et base, on dit qu'elle est amphotère. Ainsi H2PO4 est capable de perdre un proton (acide) pour donner HPO42—, mais il peut en capter un (base) pour donner H3PO4, c'est un ampholyte.

On peut ainsi remarquer qu'il existe des acides à charges nulle (H3PO4), positive (NH+4) ou négative (H2PO4).

Rôle du solvant

En raison de sa charge élevée par rapport à son volume, H+ n'existe pas comme tel en solution, mais se fixe sur le solvant (dénommé SH) qui se trouve jouer ainsi le rôle de base. Par conséquent, l'ionisation d'un acide dans l'eau ne s'écrira pas :

mais :
et la constante d'acidité est, en réalité :
et de façon générale :

Parallèlement, l'ionisation de la base se fait suivant (f), l'eau se trouvant jouer le rôle d'acide, avec la constante de basicité :

et, de façon générale :
L'eau elle-même s'ionise suivant :
avec le produit ionique : Ke = [H3O+][OH] et l'on retrouve bien la relation :
déjà démontrée.

Pour tout solvant SH autre que l'eau, on aurait pareillement :

ce solvant obéissant à la relation du produit ionique : Ke = [SH2+][HS].

Dans un solvant donné SH, un acide sera d'autant plus fort qu'il sera plus capable de céder des protons (constante élevée pour l'équilibre h), ce qui correspondra à une base d'autant plus faible, en vertu de KA  KBKe.

Acidobasicité dans les solvants autres que l'eau

Les considérations précédentes montrent que la théorie de Brønsted, en faisant jouer un rôle symétrique aux acides et bases, permet de traiter de façon plus simple les échanges de protons, au sein des solvants capables d'échanger eux-mêmes des protons.

Dans ces conditions, pour uniformiser les notations, une base telle que NH4OH (NH3H2O) sera notée B et non BOH, et l'acide NH4+, dans NH4Cl, sera noté BH+ (NH3H+) et non B+ comme auparavant.

Les échanges de protons entre SH et le soluté acide ou basique dépendent de deux facteurs principaux.

Basicité (ou acidité) de SH

La constante de (h′) permet d'évaluer, dans l'eau, la force d'un acide ; elle est, d'ailleurs, la même que celle qui est donnée en (a′), la seule différence consistant à admettre que le proton est sous la forme H3O+ ; on aboutira ainsi à une classification des acides HA ou BH+ par force croissante.

Se reportant à (h), on voit que si HA est un acide s [...]

1  2  3  4  5
pour nos abonnés,
l’article se compose de 19 pages

Médias de l’article

Acides et bases

Acides et bases
Crédits : Planeta Actimedia S.A.© Encyclopædia Universalis France pour la version française.

vidéo

Svante Arrhenius

Svante Arrhenius
Crédits : Hulton Archive/ Getty Images

photographie

Acides et bases

Acides et bases
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Échelle d'acidité

Échelle d'acidité
Crédits : Encyclopædia Universalis France

dessin

Afficher les 7 médias de l'article


Écrit par :

  • : docteur en sciences de la Terre, concepteur de la collection La Science au présent à la demande et sous la direction d'Encyclopædia Universalis, rédacteur en chef de 1997 à 2015
  • : professeur à l'université de Paris-VI-Pierre-et-Marie Curie et à l'École nationale supérieure de chimie, Paris

Classification

Autres références

«  ACIDES & BASES  » est également traité dans :

ACÉTIQUE ACIDE

  • Écrit par 
  • Jacques METZGER
  •  • 2 113 mots
  •  • 3 médias

L'acide acétique, acide organique de formule CH 3 COOH, est le membre le plus important de la famille des acides carboxyliques. Il joue avec ses dérivés un rôle essentiel dans de nombreuses synthèses et dégradations biologiques accompagnant le métabolisme des aliments et la formation des tissus. On le trouve à l'état libre dans la sueur et le sang. Il est présent également à l'état libre dans la s […] Lire la suite

ACIDES-ALCOOLS

  • Écrit par 
  • Jacques METZGER
  •  • 1 307 mots
  •  • 1 média

Un acide-alcool est une molécule renfermant au moins une fonction acide carboxylique et une fonction alcool. La nature nous en fournit de nombreux exemples : acides lactique du lait aigri, malique des pommes avant maturité (diacide-monoalcool), tartrique du tartre des vins (diacide-diacool), citrique du citron (triacide-monoalcool), etc. Ces derniers, d'une saveur aigrelette agréable interviennent […] Lire la suite

ALCOOLS

  • Écrit par 
  • Jacques METZGER
  •  • 5 866 mots
  •  • 6 médias

Dans le chapitre « Acidité, basicité »  : […] La fonction alcool présente à la fois un caractère acide et un caractère basique. Son acidité se manifeste lorsqu'il est mis au contact d'une base : le proton est cédé à cette dernière et l'anion alcoolate formé ainsi que l'acide conjugué de la base se trouvent en équilibre avec l'alcool non dissocié : La basicité de l'alcool se manifeste lorsqu'il est mis en présence d'un acide protonique : il f […] Lire la suite

ALDÉHYDES ET CÉTONES

  • Écrit par 
  • Jacques METZGER
  •  • 7 355 mots
  •  • 3 médias

Dans le chapitre « Réactions mettant en jeu l'hydrogène en α du carbonyle »  : […] Comme on l'a déjà dit, les aldéhydes et cétones possédant un hydrogène en α présentent une certaine acidité (p K a = 19-20). Cette dernière est due au fait que la base conjuguée est stabilisée par résonance (formule  a). La base, anion énolate, est une base et un nucléophile ambidents : le centre basique oxygéné est dur, tandis que le centre carboné est mou. La réactivité de l'espèce énolate est […] Lire la suite

AMINOACIDES ou ACIDES AMINÉS

  • Écrit par 
  • Pierre KAMOUN
  • , Universalis
  •  • 3 484 mots
  •  • 6 médias

Les acides aminés, encore appelés aminoacides sont les unités structurales des protéines, donc des enzymes, clés des divers mécanismes du vivant. Ils participent en outre à presque tout le métabolisme cellulaire. On les a nommés ainsi, car ce sont des molécules organisées autour d’une même structure de base – un atome de carbone – qui porte : la fonction acide-COOH ; la fonction basique amine-N […] Lire la suite

AMMONIAC

  • Écrit par 
  • Henri GUÉRIN
  •  • 5 053 mots
  •  • 5 médias

Dans le chapitre « Propriétés physiques »  : […] L' ammoniac est un gaz incolore, d'odeur vive, à saveur caustique, irritant les muqueuses. Ses caractéristiques physiques essentielles sont indiquées dans le tableau . Elles sont comme celles de l'eau, anormales si on les compare à celles des autres hydrures volatils (phosphine, arsine, stibine). Les températures de fusion et d'ébullition sont plus élevées ; sa chaleur d'évaporation anormalement é […] Lire la suite

ANALYTIQUE CHIMIE

  • Écrit par 
  • Alain BERTHOD, 
  • Jérôme RANDON
  •  • 8 880 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « Potentiométrie »  : […] La potentiométrie est une méthode qui mesure la différence de potentiel entre une électrode plongeant dans la solution à analyser (ce qui constitue une demi-pile électrochimique) et une électrode de référence ayant un potentiel fixe et connu. Le potentiel de l'électrode de mesure est relié à la concentration de l'espèce en solution par la loi de Nernst. La pH-métrie est la méthode potentiométrique […] Lire la suite

ARSENIC

  • Écrit par 
  • Jean PERROTEY
  •  • 4 538 mots
  •  • 2 médias

Dans le chapitre « Hydrures et dérivés organiques »  : […] L' action du zinc en milieu sulfurique dilué transforme un composé quelconque de l'arsenic en hydrogène arsénié ou arsine de formule As H 3  ; cette propriété est utilisée en chimie analytique. Ce gaz (température de fusion − 116,3  0 C, température d'ébullition − 62,4  0 C) peut aussi être obtenu par hydrolyse des arséniures de sodium ou d'aluminium, faciles à préparer par fusion des deux constit […] Lire la suite

AZOTE

  • Écrit par 
  • Paul HAGENMULLER
  • , Universalis
  •  • 4 524 mots
  •  • 4 médias

Dans le chapitre « L'anhydride nitreux N2O3 et l'acide nitreux HNO2 »  : […] L' anhydride nitreux ou sesquioxyde d'azote n'est pur qu'à l'état solide. Liquide ou gazeux, il est dissocié en mono- et dioxydes dont la combinaison lui tient d'ailleurs lieu de mode de préparation. La molécule de N 2 O 3 est plane. Les deux atomes d'azote sont liés entre eux et comportent une hybridation sp 2 . L'un d'entre eux est associé à deux atomes d'oxygène, l'autre à un seul oxygène, un […] Lire la suite

BERZELIUS JÖNS JACOB (1779-1848)

  • Écrit par 
  • Jacques GUILLERME
  •  • 2 011 mots
  •  • 1 média

Dans le chapitre « La codification du système atomique »  : […] Berzelius a pleinement développé le projet de la chimie lavoisienne qui se fonde sur le choix de la masse comme invariant. Mais ses recherches, qui ont abouti à la publication en 1818 d'une première table de masses atomiques, procèdent plus particulièrement des spéculations de Dalton. Celui-ci avait réactivé en 1803 l'antique notion d'atomes dans une théorie des gaz proche de celle de Lavoisier. […] Lire la suite

Voir aussi

Pour citer l’article

Yves GAUTIER, Pierre SOUCHAY, « ACIDES & BASES », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 19 mai 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/acides-et-bases/