Réaction acide-base, type de processus chimique caractérisé par l’échange d’un ou plusieurs ions hydrogène, H+, entre des espèces qui peuvent être neutres (molécules, telles que l’eau, H2O ; ou l’acide acétique, CH3CO2H) ou électriquement chargées (ions, tels que l’ammonium, NH4+ ; hydroxyde, OH- ; ou carbonate, CO32-). Il comprend également le comportement analogue de molécules et d’ions qui sont acides mais ne donnent pas d’ions hydrogène (le chlorure d’aluminium, AlCl3, et l’ion argent AG+).
Martin Walker
Que sont les acides et les bases ?
Les acides sont des substances qui contiennent un ou plusieurs atomes d’hydrogène qui, en solution, sont libérés sous forme d’ions hydrogène chargés positivement. Un acide dans une solution aqueuse a un goût aigre, change la couleur du papier tournesol bleu en rouge, réagit avec certains métaux (par exemple, le fer) pour libérer de l’hydrogène, réagit avec les bases pour former des sels et favorise certaines réactions chimiques (catalyse acide). Les bases sont des substances qui ont un goût amer et changent la couleur du papier tournesol rouge en bleu. Les bases réagissent avec les acides pour former des sels et favoriser certaines réactions chimiques (catalyse des bases).
Comment mesure-t-on les acides et les bases ?
Les acides et les bases se voient attribuer une valeur comprise entre 0 et 14, le pH, en fonction de leurs forces relatives. L’eau pure, qui est neutre, a un pH de 7. Une solution dont le pH est inférieur à 7 est considérée comme acide, et une solution dont le pH est supérieur à 7 est considérée comme basique, ou alcaline. Les acides forts ont une concentration plus élevée d’ions hydrogène, et on leur attribue des valeurs plus proches de 0. Inversement, les bases fortes ont une concentration plus élevée d’ions hydroxyde, et on leur attribue des valeurs plus proches de 14. Les acides et les bases plus faibles sont plus proches de la valeur de pH de 7 que leurs homologues plus forts.
Que se passe-t-il lors d’une réaction acide-base ?
Une réaction acide-base est un type de réaction chimique qui implique l’échange d’un ou plusieurs ions hydrogène, H+, entre des espèces qui peuvent être neutres (molécules, telles que l’eau, H2O) ou chargées électriquement (ions, tels que l’ammonium, NH4+ ; hydroxyde, OH- ; ou carbonate, CO32-). Il comprend également les processus similaires qui se produisent dans les molécules et les ions qui sont acides mais qui ne donnent pas d’ions hydrogène.
Comment les acides et les bases se neutralisent-ils (ou s’annulent-ils) ?
Des réactions différentes produisent des résultats différents. Les réactions entre acides forts et bases fortes se décomposent plus complètement en ions hydrogène (protons, ions chargés positivement) et anions (ions chargés négativement) dans l’eau. Pour un acide faible et une base faible, on considère plutôt que la neutralisation implique un transfert direct de protons de l’acide vers la base. Si l’un des réactifs est présent en grand excès, la réaction peut produire un sel (ou sa solution), qui peut être acide, basique ou neutre selon la force des acides et des bases qui réagissent entre eux.
Les acides sont des composés chimiques qui présentent, en solution aqueuse, un goût piquant, une action corrosive sur les métaux, et la capacité de faire virer au rouge certains colorants végétaux bleus. Les bases sont des composés chimiques qui, en solution, sont savonneux au toucher et rendent bleus les colorants végétaux rouges. Lorsqu’ils sont mélangés, les acides et les bases se neutralisent mutuellement et produisent des sels, des substances au goût salé qui ne présentent aucune des propriétés caractéristiques des acides ou des bases.
L’idée que certaines substances sont des acides tandis que d’autres sont des bases est presque aussi ancienne que la chimie, et les termes acide, base et sel apparaissent très tôt dans les écrits des alchimistes médiévaux. Les acides ont probablement été les premiers à être reconnus, apparemment en raison de leur goût aigre. Le mot anglais acid, le français acide, l’allemand Säure et le russe kislota sont tous dérivés de mots signifiant aigre (latin acidus, allemand sauer, vieux norrois sūur et russe kisly). D’autres propriétés associées très tôt aux acides étaient leur action solvante, ou corrosive, leur effet sur les teintures végétales et l’effervescence résultant de leur application sur la craie (production de bulles de gaz carbonique). Les bases (ou alcalis) se caractérisaient principalement par leur capacité à neutraliser les acides et à former des sels, ces derniers étant typés de manière assez vague comme des substances cristallines solubles dans l’eau et ayant un goût salin.
En dépit de leur caractère imprécis, ces idées ont servi à corréler un éventail considérable d’observations qualitatives, et nombre des matières chimiques les plus courantes que les premiers chimistes ont rencontrées pouvaient être classées comme acides (acides chlorhydrique, sulfurique, nitrique et carbonique), bases (soude, potasse, chaux, ammoniac) ou sels (sel commun, sel ammoniacal, salpêtre, alun, borax). L’absence de toute base physique apparente pour les phénomènes concernés a rendu difficile tout progrès quantitatif dans la compréhension du comportement acide-base, mais la capacité d’une quantité fixe d’acide à neutraliser une quantité fixe de base a été l’un des premiers exemples d’équivalence chimique : l’idée qu’une certaine mesure d’une substance est, dans un certain sens chimique, égale à une quantité différente d’une seconde substance. En outre, on a découvert assez tôt qu’un acide pouvait être déplacé d’un sel par un autre acide, ce qui a permis de classer les acides dans un ordre approximatif de force. Il est également apparu rapidement que nombre de ces déplacements pouvaient avoir lieu dans un sens ou dans l’autre selon les conditions expérimentales. Ce phénomène a suggéré que les réactions acide-base sont réversibles, c’est-à-dire que les produits de la réaction peuvent interagir pour régénérer la matière de départ. Il a également introduit le concept d’équilibre dans la chimie acide-base : ce concept stipule que les réactions chimiques réversibles atteignent un point d’équilibre, ou équilibre, auquel les matières de départ et les produits sont chacun régénérés par l’une des deux réactions aussi rapidement qu’ils sont consommés par l’autre.
En dehors de leur intérêt théorique, les acides et les bases jouent un grand rôle en chimie industrielle et dans la vie quotidienne. L’acide sulfurique et l’hydroxyde de sodium font partie des produits fabriqués en plus grande quantité par l’industrie chimique, et un grand pourcentage de procédés chimiques fait intervenir des acides ou des bases comme réactifs ou comme catalyseurs. Presque tous les processus chimiques biologiques sont étroitement liés aux équilibres acide-base dans la cellule, ou dans l’organisme dans son ensemble, et l’acidité ou l’alcalinité du sol et de l’eau sont d’une grande importance pour les plantes ou les animaux qui y vivent. Les idées et la terminologie de la chimie acide-base ont imprégné la vie quotidienne, et le terme de sel est particulièrement courant.