Chimie 5:
Chimie des solutions
Acide fort
Le pH d'un acide fort

Les acides forts et les bases fortes sont des substances que l'eau dissocie entièrement.

1. Acide fort

Un acide fort est un acide qui, en solution aqueuse, se dissocie totalement en ions H+ et une base très faible dite base conjuguée de l'acide.

La réaction de dissociation d'un acide fort HA dans l'eau est la suivante

HA(aq) H⁺(aq) + A^-((aq),

l'anion A^- est la base conjuguée de l'acide HA.

Le signe indique qu'il s'agit d'une réaction totale.

Pour un diacide tel que l' acide sulfurique (H2SO4), le qualificatif d'acide fort ne se réfère qu'au premier atome d'hydrogène :

H₂SO₄aq) H⁺(aq) + HSO₄^-(aq),

Tandis que le second atome d'hydrogène de l'acide sulfurique n'est que faiblement acide :

HSO₄^-(aq) H⁺(aq) + SO₄^2-(aq).

Le signe souligne que la dissociation est partielle.

De façon plus précise, un acide est dit fort lorsque son pKa , lié à la constante d'acidité Ka par l'équation pKa = -log₁₀(Ka), en solution aqueuse est inférieur au pKa du cation hydronium H3O⁺, présent naturellement dans l'eau par autoprotolyse, qui vaut pKa = - 1.7 :

pKa (acide fort) < - 1.7

• Au-dessus de cette valeur, les ions hydronium, dans l'eau par autoprotolyse, sont de meilleurs donneurs de protons que l'acide, dont une fraction n'est donc pas dissociée, ce qui définit un acide faible ;

• En dessous de cette valeur, toutes les molécules d'acide sont dissociées, ce qui définit bien un acide fort.

Les acides forts sont principalement utilisés pour les dosages acide-base et les hydrolyses.

Un des avantages des acides forts est qu'une faible quantité suffit à acidifier une solution ; parfois quelques gouttes d'acide suffisent.

Un acide fort se dissocie en libérant une grande quantité d'ions hydronium, ce qui a pour conséquence de baisser le pH d'une solution.

Par définition, plus une solution contient d'ions hydronium, plus elle est acide.

Un acide fort réagit rapidement avec une base forte, la réaction est totale et exothermique ; des projections peuvent avoir lieu.

2. Acide fort : exemple

HCl est un acide fort .

HCl + H₂O H₃O⁺ + Cl^-

HCl est entièrement dissocié.

Cela signifie que la base conjuguée Cl^- n'a aucune tendance à se lier avec H₃O⁺ pour former HCl. La réaction inverse ne se fait pas.

Ainsi l'ion Cl^- n'est pas basique. On dit que Cl^- est une base conjuguée indifférente. C'est pour signifier qu'elle n'a pas d'affinité avec H₃O⁺.

3. Le pH d'un acide fort

Chaque molécule de HCl donne un H3O+. Si on appelle Co la concentration de la solution de HCl, on aura donc [H₃O⁺] = Co et donc pH = - log Co

pH = - log Co

Co est la concentration l'acide dans la solution.

N.B. Ceci si on néglige la quantité de H₃O⁺ apportés par l'eau, ce qui est presque toujours le cas, puisque seule une molécule sur plusieurs millons subit l'autoprotolyse.

Exemple:

HCl 0.1mol/L pH = 1