Si vous voulez réussir en chimie, vous devez comprendre les acides et les bases. Vous devez non seulement comprendre ce que sont ces composés et comment ils se comportent en solution, mais aussi être capable d'effectuer calculs simples de pH et comprendre pourquoi le comportement des acides forts simplifie les calculs impliquant ces derniers substances.
Pour commencer, il faut savoir qu'en chimie, concentration est souvent exprimée en moles par unité de volume, généralement en litres (mol/L) plutôt qu'en unités de masse par litre. Le nombre de grammes dans 1 mol d'une substance peut être déterminé à partir des masses molaires ou des poids moléculaires de ses atomes constitutifs, disponibles sur le tableau périodique des éléments.
- La quantité mol/L est généralement écrite sous la forme du symbole unique M.
Que sont les acides et les bases ?
Un acide est un composé qui donne un proton en solution aqueuse. Ce proton est parfois représenté dans les équations comme un proton autonome (H+) ou sous forme d'ion hydronium (un proton plus eau: H
Les bases, d'autre part, servent de doppelgangers d'acides: elles acceptent facilement les protons, ce qui équivaut à donner des ions hydroxyde (OH–) en solution aqueuse. Le reste d'une base dissociée est appelé le acide conjugué, et est souvent un cation métallique tel que Na+.
Qu'est-ce que le pH en chimie?
Le pH, ou "puissance de l'hydrogène", est une valeur généralement (mais pas mathématiquement) limitée à la plage numérique de 0 à 14,0. Les solutions acides ont un pH bas, les solutions neutres (telles que l'eau pure) ont un pH de 7 et les solutions basiques ont un pH plus élevé valeurs.
Mathématiquement, le pH est juste le négatif du logarithme à la base 10 de la concentration de H+ (ou H3O+): pH = –log10[H+]. Tant que vous avez une calculatrice et que vous faites attention à vos puissances de 10, ces calculs sont simples.
Force des acides et des bases
Un acide fort est un acide qui abandonne facilement ses protons, et ce même lorsque le pH ambiant est bas, ce qui signifie qu'il y a déjà beaucoup de protons qui flottent. Les acides faibles n'abandonnent pas si facilement leurs protons, ne se dissociant de manière significative que lorsque le pH est plus proche de la neutralité. De même, les bases fortes cèdent facilement les ions hydroxyde, même dans les solutions à pH élevé.
Les forces de l'acide et des bases peuvent être affectées d'une valeur: paquetune, ou la constante de dissociation acide, la valeur du pH auquel la moitié d'un acide a donné ses protons tandis que l'autre moitié reste à l'état conjugué. (Les bases ont, vous l'aurez deviné, pKb valeurs.) Les acides plus forts ont donc un pK inférieurune valeurs.
Calcul du pH de l'acide chlorhydrique
L'acide chlorhydrique, ou HCl, est un acide fort bien connu et courant. Les utilisations de l'acide chlorhydrique comprennent le stockage des laboratoires de chimie des collèges et lycées du monde entier ainsi qu'une multitude d'applications industrielles et de fabrication.
Exemple: Calculez le pH d'une solution 0,100 M de HCl.
Puisque HCl est un acide fort, il s'ionise complètement, et le pH de HCl en solution peut être trouvé à partir de la concentration (molarité) des ions H+, par définition égale à 0,100 M. (La base conjuguée de l'acide, qui est l'ion chlorure Cl–, aurait également une concentration de 0,100 M.)
Le pH est donc –log (0,100) = 1.000.
De toute évidence, des valeurs de molarité plus élevées produiront des valeurs de pH plus faibles et inversement pour HCl (ou tout acide).
Calculateur de pH en ligne pour les acides forts
Si vous n'avez pas envie de sortir une calculatrice et que vous souhaitez en savoir plus sur le comportement chimique de quelques acides plus forts, consultez la page dans les ressources.