Réactions acide-base et de précipitation

Cours · chimie (MPSI), chapitre 6 · CPGE MPSI (1re année) · le début du chapitre, la suite sur Adloun

L'échelle de pH de 0 à 14, et le diagramme de prédominance de l'acide et de sa base autour du pKa.

Les transformations en solution aqueuse sont au cœur de la chimie analytique. Ce chapitre étudie deux grandes familles : les réactions acide-base (échange de protons $H X^{+}$ ), caractérisées par la constante d'acidité $K_{a}$ et les diagrammes de prédominance, et les réactions de précipitation / dissolution, gouvernées par le produit de solubilité $K_{s}$ . On y privilégie les diagrammes plutôt que les calculs de pH (aucune formule de pH n'est exigible).

6.1 Réactions acide-base

Définition 6.1Acide, base, couple

Selon Brønsted, un acide cède un proton $H X^{+}$ , une base en capte. À tout acide $A H$ correspond sa base conjuguée $A^{-}$ : le couple $A H / A^{-}$ , $AH A X^{-} + H X^{+}$ .

Définition 6.2Constante d'acidité

Pour l'équilibre $AH + H X_{2} O A X^{-} + H X_{3} O X^{+}$ :

$K_{a} = \frac{[ A X ^{-} ] [ H X _{3} O X ^{+} ]}{[ AH ]}, p K_{a} = - lo g K_{a}, pH = - lo g a (H X_{3} O X^{+}) .$

Un acide est d'autant plus fort que $K_{a}$ est grand ( $p K_{a}$ petit).

6.2 Diagrammes de prédominance

◆Théorème 6.3Critère de prédominance

La relation $pH = p K_{a} + lo g \frac{[ A X ^{-} ]}{[ AH ]}$ donne :

$pH < p K_{a} \Rightarrow A H pr e ˊ domine; pH > p K_{a} \Rightarrow A^{-} pr e ˊ domine$

(les deux formes sont en concentrations égales à $pH = p K_{a}$ ). Le diagramme de distribution trace les fractions de chaque forme en fonction du pH (courbes se croisant à $p K_{a}$ ).

Exercices du chapitre

La constante d'une réaction acide-base et les trois régimes corrigé
La réaction prépondérante : l'hydrogénocarbonate, amphotère corrigé
Le tampon bicarbonate du sang : un tampon ouvert corrigé
Dissoudre ou précipiter : l'état final se vérifie corrigé
Précipitations successives : séparer les halogénures corrigé
Recristallisation du nitrate de potassium corrigé

La suite du cours · Tous les exercices du chapitre