Réactions Acido-Basiques et Oxydoréduction

Réactions en Milieu Aqueux

Concept d'Acide et de Base selon Brønsted-Lowry

Acide : Toute substance capable de céder des protons.

Base : Toute substance capable d'accepter des protons.

Lorsqu'une substance agit comme un acide, elle doit être en présence d'une autre substance agissant comme une base et acceptant les protons. L'eau, en milieu aqueux, joue le rôle d'acide face aux bases et de base face aux acides.

• L'acide, en cédant des protons, devient une espèce capable d'accepter des protons, appelée base conjuguée.
• La base, en acceptant des protons, se transforme en une espèce capable de céder des protons, appelée acide conjugué.

Équilibre d'Autodissociation de l'Eau et Concept de pH

L'eau se comporte à la fois comme un acide et une base. Selon la réaction :

2H₂O ⇌ H₃O⁺ + OH^-

Elle se dissocie en ions hydronium (H₃O⁺) et en ions hydroxyde (OH^-).

On appelle produit ionique de l'eau : K_w = [H₃O⁺] x [OH^-].

À 25°C, le produit ionique de l'eau vaut 10^-14.

Le pH d'une solution est le logarithme négatif de l'expression numérique de la concentration molaire des ions H₃O⁺ :

pH = -log[H₃O⁺]

pOH = -log[OH^-]

pH + pOH = 14

Les concentrations de H₃O⁺ et OH^- dans les solutions aqueuses sont de très petites quantités et difficiles à manipuler. C'est pourquoi on utilise une méthode rapide et pratique pour mesurer l'acidité et la basicité de ces solutions : l'échelle de pH.

• Solution acide : pH < 7
• Solution neutre : pH = 7
• Solution basique : pH > 7

Concept d'Oxydation et de Réduction

Du point de vue électronique, une réaction d'oxydoréduction est une réaction impliquant un transfert d'électrons.

• Oxydation : Réaction chimique dans laquelle une substance perd des électrons. La substance qui perd des électrons est dite oxydée. La substance qui perd des électrons est appelée réducteur.
• Réduction : Réaction chimique dans laquelle une substance gagne des électrons. La substance qui gagne des électrons est dite réduite. La substance qui gagne des électrons est appelée oxydant.

On ne peut pas parler de processus d'oxydation ou de réduction de manière isolée. Si une substance perd des électrons, une autre doit les gagner. On parle donc de réactions d'oxydoréduction, ou réactions redox. Il y a un transfert d'électrons de la substance oxydée vers la substance réduite.

• L'oxydant est l'espèce chimique (ion, atome ou molécule) qui provoque l'oxydation de l'autre et, par conséquent, gagne les électrons perdus par cette substance et est réduit.
• Le réducteur est l'espèce chimique qui provoque la réduction de l'autre et, par conséquent, doit céder des électrons et est oxydé.

Concentrations des Solutions (Partie 2, Point 4)

• g/L : Quantité de soluté, exprimée en grammes, par litre de solution.
• % en masse : Grammes de soluté contenus dans 100 g de solution.
• Molaire (M) : Quantité de soluté, exprimée en moles, par litre de solution (nombre de moles de soluté contenues dans un litre de solution).
• Molale (m) : Quantité de soluté, exprimée en moles, par kilogramme de solvant.
• Fraction molaire : Nombre de moles d'un composant divisé par la somme des moles de tous les composants.

Stœchiométrie

Réactif Limitant

Lors d'une réaction, les réactifs ne sont généralement pas présents dans le rapport stœchiométrique exact (qui est toujours constant). Il peut y avoir un ou plusieurs réactifs en excès. Dans ce cas, il y aura un réactif qui sera entièrement consommé et qui limitera la réaction. Ce réactif est appelé réactif limitant.