Exemples de couples acide-base

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Classe(s) : Tle Générale | Thème(s) : Modélisation des transformations acide-base par des transferts d'ion hydrogène

Connaître les couples acide-base de l’eau est important pour étudier les réactions acide-base pouvant avoir lieu en solution aqueuse et faisant intervenir d’autres couples.

I Les couples de l’eau

H3O+/H2O : l’ion oxonium H3O+ est un acide, il est capable de céder un ion H+ et de donner sa base conjuguée, l’eau H2O : H3O+H2O + H+.

H2O/HO : H2O est un acide, il est capable de céder un ion H+ et de donner sa base conjuguée, l’ion hydroxyde HO :       H2O HO + H+.

Mot clé

L’eau H2O est une espèce amphotère car elle peut jouer le rôle d’un acide ou d’une base.

II D’autres couples acide-base

Un acide carboxylique RCOOH possède un groupe carboxyle où la liaison OH est polarisée. Cette liaison se rompt : l’oxygène, plus électronégatif, récupère le doublet liant et un proton est cédé. L’anion résultant est appelé ion carboxylate.

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La base ammoniac NH3 est une entité capable d’accepter un proton grâce au doublet non liant de l’atome d’azote. L’azote est de ce fait déficitaire d’un électron d’où sa charge positive.

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Les amines R–NH2 comme l’ammoniac sont des bases et leurs acides conjugués sont des ions alkylammonium. Exemple : CH3CH2NH3+/CH3CH2NH2.

L’acide carbonique H2CO3 peut céder deux protons, c’est un diacide :

acide carbonique/ion hydrogénocarbonate : H2CO3/HCO3 ;

ion hydrogénocarbonate/ion carbonate : HCO3/CO32.

L’ion HCO3 est une espèce amphotère.

Méthode

Identifier des couples acide-base et une espèce amphotère

1. Identifier dans chacune des équations ci-dessous les deux couples acide-base mis en jeu. Préciser quelles sont l’espèce acide et l’espèce basique dans chaque couple.

a. HCOOH(aq) + H2O()  HCOO(aq) + H3O+

b. H2SO3(aq) + C2H5NH2(aq)  C2H5NH3+(aq) + HSO3(aq)

c. HSO3(aq) + HO(aq) → SO32(aq) + H2O()

2. L’espèce HSO3 est-elle une espèce amphotère ? Justifier.

Conseils

1. Pour chaque équation, identifiez l’espèce qui capte un proton (base) et celle qui en cède (acide). On écrit le couple acide-base en commençant toujours par l’acide.

Solution

1. a. • HCOOH cède un proton et donne sa base conjuguée HCOO :

HCOOH  H+ + HCOO

Un acide et sa base conjuguée forment un couple acide-base soit ici le couple HCOOH(aq)/HCOO(aq).

Toute réaction acido-basique met en jeu deux couples acide-base : l’acide d’un couple réagit avec la base du second. Donc H2O est une base qui capte un proton et donne son acide conjugué H3O+, donc le second couple est H3O+/H2O.

b. • H2SO3 cède un proton (c’est un acide) et donne sa base conjuguée HSO3(aq) :

H2SO3 H+ + HSO3

C2H5NH2(aq) est une base car elle réagit avec l’acide H2SO3 et capte un proton. Son acide conjugué est C2H5NH3+(aq) :

C2H5NH2 + H+C2H5NH3+

Les deux couples sont H2SO3/HSO3(aq) et C2H5NH3+(aq)/C2H5NH2(aq).

c. • HSO3(aq) est un acide et donne sa base conjuguée SO32(aq) :

HSO3 H+ + SO32

H2O est l’acide conjugué de la base HO(aq) :

HO + H+H2O

Les deux couples sont HSO3(aq)/SO32(aq) et H2O()/HO(aq).

2. Dans les équations b. et c. intervient l’espèce HSO3, mais dans deux couples différents. Dans la réaction b., HSO3 est la base du couple H2SO3(aq)/HSO3(aq) tandis que dans la réaction c., HSO3 est l’acide du couple HSO3(aq)/SO32(aq).

Cette espèce appartient à deux couples, donc elle peut avoir soit un rôle d’acide, soit un rôle de base : c’est la définition d’une espèce amphotère.