Les acides et les bases selon Brønstedt

Johannes Nikolas Brønstedt (1879–1947)

Definitionen

Un acide est un donneur de protons Une base est un accepteur de protons

Illustration

Un proton passe donc d'un acide1 vers une base2.

Il en résulte un nouvel acide2 qui détient un proton qu'il peut renvoyer à ce qui est devenu une nouvelle base1:

Vocabulaire

La réaction de passage du proton d'un acide de Broenstedt vers une base de Broenstedt s'appelle protolyse

 

Exemples

(Dans les exemples suivants les "caractères" acides ou basiques sont révélés par des indicateurs colorés comme le bromothymol qui prend la couleur jaune en milieu acide, bleue en milieu basique)

1

L'acide fluorhydrique réagit avec l'eau:

$HF$ + $H_2O$ $\leftrightarrows$ $F^-$ + $H_3O^+$

acide 1 + base 2 $\leftrightarrows$ base 1 + acide 2

Nous remarquons que - l'eau ( ici base de Brønstedt !) reçoit un proton de la part de l'acide fluorhydrique pour se transformer en l'acide correspondant de l'eau: l'ion hydronium $H_3O^+$. - l'ion $H^+$ (= le proton $p^+$ transmis!) n'est pas libre!

2

Introduit dans l'eau, le chlorure d'ammonium possède un caractère acide à cause de l'ion ammonium qui réagit avec l'eau suivant:

$NH_4^+$ + $H_2O$ $\leftrightarrows$ $NH_3$ + $H_3O^+$

acide 1 + base 2 $\leftrightarrows$ base 1 + acide 2

Nous remarquons que - l'ion ammonium( acide de Brønstedt !) n'est pas une substance (espèce neutre). - l'ion hydronium $H_3O^+$ présent dans toutes les solutions acides détermine le caractère acide et non $H^+$ qui est simplement transmis!

3

Introduit dans l'eau, le dihydrogénophosphate de sodium possède un caractère acide à cause de l'ion dihydrogénophosphate qui réagit avec l'eau suivant:

$H_2PO_4^-$ + $H_2O$ $\leftrightarrows$ $HPO_4^{2-}$ + $H_3O^+$

acide 1 + base 2 $\leftrightarrows$ base 1 + acide 2

Nous remarquons qu'un acide de Brønstedt peut être une molécule, un cation ou même un anion (comme dans ce cas).

4

Introduit dans l'eau, l'ammoniac possède un caractère basique. Il réagit avec l'eau suivant:

$NH_3$ + $H_2O$ $\leftrightarrows$ $NH_4^+$ + $OH^-$

base 1 + acide 2 $\leftrightarrows$ acide 1 + base 2

Nous remarquons que - l'eau ( ici acide de Brønstedt !) donne un proton à l'ammoniac pour se transformer en la base correspondante de l'eau: l'ion hydroxyde $OH^-$. - l'eau peut donc être acide ou base de Brønstedt suivant son partenaire de réaction!

5

Introduit dans l'eau, l'oxyde de sodium possède un caractère basique à cause de l'ion oxyde qui réagit avec l'eau:

$O^{2-}$ + $H_2O$ $\rightarrow$ $OH^-$ + $OH^-$

base 1 + acide 2 $\rightarrow$ acide 1 + base 2

Nous remarquons que - même l'ion hydroxyde peut (théoriquement) être considéré comme l'"acide" de Brønstedt correspondant à l'ion oxyde (base de Brønstedt)! - dans ce cas la réaction inverse est quasiment inexistante. Voilà pourquoi nous écrivons la simple flèche ($\rightarrow$). Ceci sera discuté plus tard.

6

L'ammoniac (g) réagit avec le chlorure d'hydrogène (g) selon:

$NH_{3\;(g)}$ + $HCl_{\;(g)}$ $\rightarrow$ $NH_4^+$   $Cl^-$$_{\;(s)}$

base 1 + acide 2 $\rightarrow$ acide 1 + base 2

Nous remarquons que - l'échange de proton n'a pas eu besoin du solvant eau! - la fumée blanche est constituée du chlorure d'ammonium (solide!)

Bilan

Réaction acide - base:

acide 1 + base 2 $\leftrightarrows$ base 1 + acide 2

Cas particulier: Réaction d'hydrolyse acide

acide +$H_2O$ $\leftrightarrows$ base + $H_3O^+$

Cas particulier: Réaction d'hydrolyse basique

base +$H_2O$ $\leftrightarrows$ acide + $OH^-$

Acide et base correspondante forment un couple acide - base Exemples: $(HF,F^-)$ $(H_2PO_4^-,HPO_4^{2-})$ $(NH_4^+$,$NH_3)$ $(OH^-$,$O^{2-})$...