Acides et bases en Terminale
Cours complet, points clés à retenir et exercices d'entraînement de acides et bases pour les élèves de Terminale. Conforme au programme officiel.
Réviser notion par notion
Ce que tu vas réviser
- Réactions acido-basiques : couples acide/base
- Constante d'acidité Ka et pKa
- Produit ionique de l'eau Ke, autoprotolyse
- Diagrammes de prédominance et de distribution
- Dosage acido-basique et courbe de titrage
- Solutions tampons et indicateurs colorés
- Zones de virage des indicateurs colorés
pH et pKa : mesurer l'acidité
Le pH mesure la concentration en ions H+ dans une solution (échelle de 0 à 14). Le pKa est une constante caractéristique d'un acide faible qui indique sa force : plus le pKa est petit, plus l'acide est fort.
Exemple
Le jus de citron a un pH d'environ 2 (très acide), tandis que l'eau pure a un pH de 7 (neutre). L'aspirine a un pKa d'environ 3,5.
À retenir : $pH = -log[H^+]$ et $pKa = -log(Ka)$ : ces deux formules permettent de calculer l'acidité d'une solution.
Réactions acido-basiques et équilibre
Une réaction acido-basique est un échange de protons (H+) entre un acide et une base. L'équilibre de cette réaction dépend de la force relative de l'acide et de la base.
Exemple
Quand on verse du vinaigre (acide acétique) sur du bicarbonate de soude (base), il y a une réaction effervescente : c'est une réaction acido-basique.
À retenir : Un acide fort réagit complètement avec une base, tandis qu'un acide faible établit un équilibre réversible.
Dosage acido-basique et courbe de titrage
Le dosage consiste à déterminer la concentration d'un acide (ou d'une base) en le titrant avec une base (ou un acide) de concentration connue. La courbe de titrage représente l'évolution du pH en fonction du volume de titrant versé.
Exemple
En laboratoire, on dose l'acidité du vinaigre en versant progressivement une solution de soude jusqu'au point d'équivalence, où le pH change brutalement.
À retenir : Le point d'équivalence est où les moles d'acide égalent les moles de base versée : $n_{acide} = n_{base}$.
Point d'équivalence et saut de pH
Le point d'équivalence est le moment du dosage où l'acide et la base ont réagi complètement en proportions stéchiométriques. À ce point, il y a un saut de pH caractéristique visible sur la courbe.
Exemple
Lors du dosage d'un acide fort par une base forte, le pH passe brutalement de 3 à 11 autour du point d'équivalence.
À retenir : Le saut de pH au point d'équivalence est plus ou moins important selon la force de l'acide et de la base.
Solution tampon : résister aux changements
Une solution tampon est un mélange d'un acide faible et de sa base conjuguée (ou d'une base faible et de son acide conjugué). Elle résiste aux changements de pH quand on ajoute un acide ou une base.
Exemple
Le sang humain est une solution tampon avec un pH stable autour de 7,4 grâce au système acide carbonique/bicarbonate. Les shampoings contiennent aussi des tampons pour protéger les cheveux.
À retenir : Une solution tampon fonctionne selon l'équation de Henderson-Hasselbalch : $pH = pKa + log\frac{[A^-]}{[HA]}$.
Indicateurs colorés et zones de virage
Un indicateur coloré est une molécule qui change de couleur selon le pH de la solution. Chaque indicateur a une zone de virage (intervalle de pH) où il change de teinte.
Exemple
Le bleu de bromothymol est jaune en milieu acide (pH < 6) et bleu en milieu basique (pH > 7,6). La phénolphtaléine est incolore en acide et rose en base.
À retenir : On choisit un indicateur dont la zone de virage inclut le pH du point d'équivalence attendu pour bien voir le changement de couleur.
Les points clés
- Le pH mesure l'acidité : $pH = -log[H^+]$, échelle de 0 à 14
- Le pKa caractérise la force d'un acide faible : plus petit = plus fort
- Au point d'équivalence du dosage : $n_{acide} = n_{base}$ et il y a un saut de pH
- Une solution tampon résiste aux changements de pH grâce à un couple acide-base
- Chaque indicateur coloré a sa zone de virage : il faut l'adapter au dosage
L'essentiel
Les réactions acido-basiques, le pH, le pKa et les solutions tampons sont les fondations pour comprendre l'équilibre chimique en solution aqueuse.
Exercices d'entraînement
Entraîne-toi sur ces exercices, puis fais-toi corriger pas à pas par le tuteur.
Exercice 1
On dose 20 mL d'acide chlorhydrique (HCl) de concentration inconnue avec une solution de soude (NaOH) à 0,1 mol/L. L'équivalence est atteinte après versement de 15 mL de NaOH. Calculer la concentration initiale de HCl.
Corrige cet exercice avec le tuteur →Exercice 2
Une solution tampon contient 0,1 mol/L d'acide acétique (CH3COOH) et 0,15 mol/L d'acétate de sodium (CH3COONa). Le pKa de l'acide acétique est 4,76. Calculer le pH de cette solution.
Corrige cet exercice avec le tuteur →