Acide-base

Acide-base

Définitions (Brønsted)

• Acide : espèce capable de céder un proton H⁺.
• Base : espèce capable de capter un proton H⁺.
• Couple acide/base conjugué : $\text{AH} \rightleftharpoons \text{A}^- + \text{H}^+$.

pH et autoprotolyse de l'eau

$pH = -\log[\text{H}_3\text{O}^+]$ Produit ionique : $K_e = [\text{H}_3\text{O}^+][\text{HO}^-] = 10^{-14}$ à 25 °C. Solution neutre : pH = 7.

Constante d'acidité $K_a$

$\text{AH} + \text{H}_2\text{O} \rightleftharpoons \text{A}^- + \text{H}_3\text{O}^+ \quad K_a = \dfrac{[\text{A}^-][\text{H}_3\text{O}^+]}{[\text{AH}]}$ $pK_a = -\log K_a$. Plus $pK_a$ est faible, plus l'acide est fort.

Diagramme de prédominance

• Si pH < $pK_a$ : forme AH majoritaire.
• Si pH > $pK_a$ : forme A⁻ majoritaire.
• À pH = $pK_a$ : [AH] = [A⁻].

Solution tampon

Mélange d'un acide faible et de sa base conjuguée en concentrations comparables. Le pH reste proche de $pK_a$ : $pH = pK_a + \log\dfrac{[\text{A}^-]}{[\text{AH}]} \quad \text{(Henderson-Hasselbalch)}$ Exemples biologiques : tampon bicarbonate ($\text{H}_2\text{CO}_3/\text{HCO}_3^-$, pH sanguin ≈ 7,4), tampon phosphate (intracellulaire).

Titrage acide-base

Suivi pH-métrique ou colorimétrique (indicateur dont la zone de virage encadre le saut de pH à l'équivalence). À l'équivalence : $n_{acide} = n_{base}$.

Applications laboratoire

Préparation de tampons biologiques (PBS, Tris, MES), contrôle qualité des médicaments, dosages enzymatiques.