Acide, base et réaction acide-base

Un acide cède un proton $\ce{H+}$ ; une base capte un proton $\ce{H+}$. Couple $\ce{HA}/\ce{A-}$ : $\ce{HA <=> A- + H+}$. Base conjuguée = acide $-\,\ce{H+}$ ; acide conjugué = base $+\,\ce{H+}$. Un ampholyte joue les deux rôles ($\ce{H2O}$, $\ce{HCO3-}$, $\ce{H2PO4-}$).

Un couple conjugué n'échange qu'un seul $\ce{H+}$. $\ce{H3O+}$ n'a pas d'acide conjugué (donnerait $\ce{H4O^{2+}}$, inexistant) ; $\ce{OH-}$ n'a pas de base conjuguée observable dans l'eau.

On te donne une liste de paires (ex. $\ce{HClO}/\ce{ClO-}$, $\ce{H3O+}/\ce{OH-}$, glycine) $\to$ tu vérifies que chaque paire ne diffère que d'un $\ce{H+}$ ; celle qui échange 0 ou 2 $\ce{H+}$ n'est pas un couple conjugué (2023, Q10).

$\mathrm{pH}=-\log[\ce{H3O+}]$, $\ \mathrm{pOH}=-\log[\ce{OH-}]$. Produit ionique de l'eau : $K_e=[\ce{H3O+}][\ce{OH-}]$ (jamais $[\ce{H2O}]$ dedans !), $K_e=1{,}0\times10^{-14}$ à $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. D'où $\mathrm{pH}+\mathrm{pOH}=14$ à $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$. À cette température : acide si $\mathrm{pH}<7$, neutre si $=7$, basique si $>7$.

L'autoprotolyse est endothermique : $T\!\uparrow \Rightarrow K_e\!\uparrow \Rightarrow$ pH neutre $\downarrow$. Une solution à $\mathrm{pH}=7$ peut donc être basique si $T\neq25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$.

On te donne le pH $\to$ $[\ce{H3O+}]=10^{-\mathrm{pH}}$ (2018, Q16). Un écart de $1$ unité de pH $=$ facteur $10$ sur $[\ce{H3O+}]$ : pH $6\to3$ = solution $1000$ fois plus acide (2018, Q30). En milieu basique, $[\ce{OH-}]>[\ce{H3O+}]$ toujours (2019, Q15).

$K_a=\dfrac{[\ce{A-}][\ce{H3O+}]}{[\ce{HA}]}$, $\ \mathrm{p}K_a=-\log K_a$. Même couple : $K_a K_b=K_e \Rightarrow \mathrm{p}K_a+\mathrm{p}K_b=14$ (à $25\,{}^{\circ}\mathrm{C}$). Acide fort $\Rightarrow$ base conjuguée négligeable.

Un acide fort a un $K_a$ grand mais un $\mathrm{p}K_a$ petit (souvent $<0$).

Comparer $\mathrm{p}K_a+\mathrm{p}K_b$ à $14$ pour juger un couple conjugué (2021, Q21). Degré d'ionisation $\alpha=\dfrac{n_{\text{dissocié}}}{n_{\text{initial}}}$ : ex. $\ce{CH3COOH}$ à $0.1\,\mathrm{mol}/\mathrm{L}$, $5\times10^{-4}$ mol dissociées $\to \alpha$ (2020, Q21).