Chapitre 5 - Ions et acidité

Chapitre 5 - Ions et acidité

I. Notion d’acidité, ions hydrogène et hydroxyde

La notion d’acidité est connue depuis l’Antiquité, grâce au goût acide (du vinaigre notamment), et a longtemps été attribuée à la présence d’atomes pointus dans les liquides. On sait aujourd’hui que c’est faux, et que ce sont en fait des ions qui sont responsables de l’acidité. Le goût piquant est dû à la forte réactivité de ces ions.

Les acides sont notamment corrosifs : Ils rongent de nombreux matériaux comme les métaux, le calcaire, la peau. Plus ils sont concentrés (c'est-à-dire moins ils contiennent d’eau), plus leurs effets sont virulents. L’acide chlorhydrique, l’acide sulfurique et l’acide nitrique concentrés, par exemple, sont particulièrement dangereux.

On ne peut parler d’acides sans parler de leurs « contraires », les bases (aussi appelées produits basiques). La soude (solution d’hydroxyde de sodium), l’ammoniaque en sont des exemples. Les bases sont également corrosives et dangereuses si elles sont très concentrées.

Si on mélange un acide et une base, la réaction peut être très violente. Néanmoins, le liquide obtenu ne sera ni acide, ni basique, on dit qu’il est neutre. Il n’est plus corrosif. L’eau, par exemple est un liquide neutre.

Exemples :

Solution Nature de la solution Ions présents en grande quantité dans la solution Vinaigre acide Ions hydrogène H⁺ et ions éthanoate CH3COO^- Jus de citron acide Ions hydrogène H⁺ et ions citrate (formule très compliquée) Acide sulfurique acide Ions hydrogène H⁺ et ions sulfate SO42-

Soude basique Ions sodium Na⁺ et ions hydroxydes HO^-

Ammoniaque basique Ions ammonium NH4+ et ions hydroxydes HO^-

Eau minérale neutre Aucun (de nombreux ions présents en très faible quantité)

1) Quelle est la principale propriété d’un acide ? Un acide est corrosif 2) Quelle est la principale propriété d’une base ? Une base est corrosive.

3) Pourquoi considère-t-on qu’une base est le « contraire » d’un acide ? Lorsqu’on mélange un acide et une base, on obtient une solution neutre (comme l’eau).

4) Quels sont les ions responsables de l’acidité ? Les ions hydrogène H⁺ sont responsables de l’acidité. On a envie de dire que les ions hydroxyde HO^- sont responsables de la basicité, mais c’est en réalité plus compliqué que ça.

La plupart des solutions contiennent des ions H⁺ et des ions HO^-. Donc,

Une solution aqueuse neutre contient autant d’ions hydrogène H⁺ que d’ions hydroxyde HO^-. Dans une solution acide, il y a plus d’ions H⁺ que d’ions HO^-.

Dans une solution basique, il y a plus d’ions HO^- que d’ions H⁺.

Comment savoir si une solution est acide ou basique ? Il existe un moyen, une grandeur à mesurer.

II. pH des solutions acides, basiques et neutres

Le pH est un nombre, entre 0 et 14, sans unité.

Le pH se mesure à l’aide d’un pH-mètre, ou d’un papier pH.

2) Acidité et pH

On mesure le pH des solutions ci-dessous.

Solution Eau distillée Vinaigre Soude

Acide, basique ou neutre ? Neutre Acide Basique

pH 7 2,8 12,8

Une solution est neutre si son pH vaut 7.

Elle est acide si son pH est inférieur à 7.

Elle est basique si son pH est supérieur à 7.

Exemple : L’eau salée est elle acide, basique ou neutre ?

On mesure un pH = 8. L’eau salée est donc légèrement basique.

3) Test d’identification des ions H⁺

Pour identifier des ions hydrogène H⁺ dans une solution, il faut mesurer son pH. Si elle est acide, c’est qu’elle contient une certaine proportion d’ions H⁺.

III. Risques liés à l’utilisation d’acides et de bases concentrées

On peut également lire sur une étiquette détaillée des conseils de prudence : P261 Éviter de respirer les poussières/fumées/gaz/brouillards/vapeurs/aérosols.

P280 Porter des gants de protection/des vêtements de protection/un équipement de protection des yeux/du visage.

P305+P351+P338 EN CAS DE CONTACT AVEC LES YEUX: rincer avec précaution à l'eau pendant plusieurs minutes. Enlever les lentilles de contact si la victime en porte et si elles peuvent être facilement enlevées. Continuer à rincer.

P321 Traitement spécifique (voir sur cette étiquette). P405 Garder sous clef.

P501 Éliminer le contenu/récipient conformément à la réglementation locale/régionale/nationale/internationale.

Parfois, il est également précisé sur les bouteilles d’acides : « Ne jamais verser de l’eau sur un acide, toujours verser l’acide dans l’eau. » La réaction qui se produit quand on verse de l’eau sur un acide est si vive que des projections d’acide concentré peuvent avoir lieu.

Répondez aux questions et justifiez en citant le danger ou le conseil de prudence approprié.

a) Quels dangers ce produit présente-t-il pour l’utilisateur ? Ce produit peut provoquer des brûlures de la peau, des lésions oculaires graves et irriter les voies respiratoires. (H314 et H315)

b) Quelles précautions doit-on prendre lorsqu’on manipule de l’acide chlorhydrique ? On doit porter des gants, des lunettes et une blouse, et aérer la pièce. (P261 et P280)

c) Que doit-on faire en cas de contact avec les yeux ou avec la peau ? Il faut rincer abondamment avec de l’eau.

(P305+P351+P338)

d) Que peut-il se produire de dangereux lorsqu’on verse de l’eau sur un acide ? Il peut y avoir des projections d’acide.

2) Conclusion

Les produits acides ou basiques concentrés présentent des dangers.

Pour les bases ça marche aussi ; on a le même type d’étiquette pour la soude.

Comment se protéger des acides concentrés ?

IV. Effet d’une dilution sur le pH d’une solution acide

Qu’est-ce qu’une dilution ? Une dilution consiste à ajouter de l’eau dans une solution concentrée pour en atténuer les effets.

Peut-on ajouter directement l’eau dans notre acide concentré ? NON, il ne faut jamais introduire de l’eau dans un acide.

On va étudier le pH des trois solutions suivantes :

solution (A)

Acide chlorhydrique concentré

solution (B) Acide dilué 10x

solution (C) Acide dilué 100x Mentions de danger qui

précisent les effets du produit.

Pictogrammes de risque : Nature du danger présenté par le produit.

Signification pictogrammes :

Protocole : Pour obtenir 100 mL d’une solution diluée 10x On introduit 50 mL environ d’eau dans un bécher.

On prélève 10 mL de la solution à diluer avec un petit bécher ou éventuellement avec une pipette jaugée.

On les introduit dans le bécher.

On complète avec de l’eau distillée pour atteindre 100 mL de solution dans le bécher.

On applique ce protocole à la solution (A) pour obtenir la solution (B) et on l’applique à la solution (B) pour obtenir la solution (C).

Remarque : Pour être encore plus précis on peut utiliser, à la place du bécher, une fiole jaugée conçue pour obtenir très précisément un volume de 100 mL.

2) Mesure du pH ; interprétation Observations :

Interprétation : Quand on dilue une solution acide, son pH augmente, mais reste inférieur à 7. Elle devient moins acide.

Elle est toujours acide ! Quand on dilue du jus de citron dans de l’eau, il reste acide, mais moins, donc le pH est plus proche de 7 qui est le pH d’une solution pas acide. Pourquoi moins acide ? Car les ions H⁺ sont plus dispersés dans une plus grande quantité d’eau.

Conclusion : Plus une solution est acide, plus son pH est faible. Quand on dilue une solution acide, elle devient moins acide. Son pH augmente et se rapproche de 7.

Quand on dilue une solution basique, son pH diminue et tend vers 7.

Solution (A) (B) (C)

pH 1,65 2,26 2,70