Les solutions acides et basiques sont un sujet fondamental pour tout cours de chimie. Apprendre à identifier, stocker et utiliser correctement ces substances en laboratoire et dans la vie quotidienne est essentiel pour tout le monde. Bien qu'ils semblent nuisibles, les acides et les bases jouent un rôle important dans le corps humain.
En quoi un acide est-il différent d'une base ?
Il existe plusieurs définitions des acides et des bases. D'une manière générale, les acides sont des substances dont le pH est inférieur à 7, tandis qu'un niveau supérieur à cette valeur indique qu'il s'agit de bases. On peut également utiliser des indicateurs - du papier tournesol bon marché aux réactifs comme la phénolphtaléine - pour faire rapidement la distinction entre les deux.
Qu'est-ce qu'un Acide ?
La définition exacte d'un acide varie légèrement en fonction de la théorie utilisée. En règle générale, un acide désigne toute substance dont le pH est inférieur à 7.
Ces substances ont un goût aigre, et de nombreux acides faibles, comme l'acide acétique du vinaigre, sont fréquemment consommés. Au contact d'un acide, la couleur du papier tournesol et de l'orange de méthyle devient rouge, tandis que la phénolphtaléine devient incolore. Les acides réagissent également avec les métaux en dégageant de l'hydrogène.
Selon le modèle de Brønsted-Lowry, les acides "donnent" des électrons à l'eau. Le concept d'Arrhenius souligne que ces électrons doivent former des ions hydronium pour que la substance soit considérée comme un acide. La théorie de Lewis considère simplement qu'un acide est une substance qui accepte les paires d'électrons.
Qu'est-ce qu'une Base ?
Les bases, au sens le plus simple, désignent les substances dont le pH est supérieur à 7.
Les personnes qui ont déjà mangé du savon dans leur enfance peuvent attester que les bases ont un goût amer. Elles peuvent également être glissantes lorsqu'on les manipule. Avec une solution basique, une bande de papier tournesol devient bleue, tandis que l'orange de méthyle devient jaune. Si on ajoute de la phénolphtaléine à une base dans de l'eau, la solution devient rose vif.
Une base "accepte" des électrons dans l'eau selon le concept de Brønsted-Lowry. Sa définition dans la théorie d'Arrhenius indique qu'elle ajoute des ions hydroxyle (OH-) dans une solution aqueuse. Dans le concept de Lewis, elle est décrite comme quelque chose qui donne des paires d'électrons.
Différences entre les Acides et les Bases
Le niveau de pH
L'échelle de pH permet de déterminer si une substance est acide ou basique en fonction de la concentration d'ions hydrogène (H+) dans la solution.
Toute substance dont le pH est inférieur à 7 est considérée comme acide. De même, tout ce dont le pH est supérieur à 7 est une base. Les substances dont le pH est de 7 sont elles-mêmes neutres, comme l'eau distillée.
Dissociation dans les solutions aqueuses
Les acides et les bases se décomposent - ou se dissocient - dans une solution aqueuse.
Un acide ajouté à de l'eau se dissociera en ses anions respectifs, ainsi qu'en ions hydrogène (H+). Cependant, ces ions réagiront presque instantanément avec les molécules d'eau (H2O) pour produire des ions hydronium (H3O+).
Une base se décomposera au contraire en cations et en ions hydroxyle (OH-).
Résultat avec le papier tournesol
Le papier tournesol est l'un des indicateurs les plus couramment utilisés pour distinguer les acides des bases. Trempé dans un acide, un morceau de papier tournesol devient rouge. Dans une base, le papier devient bleu.
Le test de tournesol n'est pas totalement précis. Le papier devient rouge lorsque le pH d'un acide est égal ou inférieur à 4,5 ; les acides plus faibles n'induisent qu'une couleur rose plus claire. De même, la couleur bleue est obtenue lorsque le pH d'une base est de 8,3 ou plus. Les bases faibles produisent une couleur délavée.
Résultat avec l'orange de méthyle
L'orange de méthyle est une substance poudreuse de couleur orange dans sa forme originale. Lorsqu'elle est ajoutée à des acides dont le pH est inférieur ou égal à 3,1, elle fait rapidement virer la solution au rouge vif. Les substances dont le pH est supérieur à 4,4 et qui réagissent avec cet indicateur deviennent jaunes.
Il s'agit d'un outil courant pour le titrage des acides en raison de sa sensibilité à détecter les faibles niveaux de pH. À l'inverse, comme il devient jaune à pH 4,4, il peut identifier à tort les acides faibles comme des bases.
Résultat avec Phénolphtaléine
La phénolphtaléine - ou Hln, en abrégé - est une poudre blanche qui devient une solution incolore et légèrement acide dans l'eau. Pour un pH de 0,0 à moins de 8,3, toute solution contenant de la Hln reste incolore. En revanche, les substances dont le pH est supérieur à 8,3 deviennent rose vif, ce qui fait de Hln un indicateur utile pour les bases.
Certains acides sont si forts que leur pH est inférieur à zéro. L'exposition à de telles substances fait virer une solution de Hln au rouge.
Réaction aux métaux
La plupart des métaux peuvent réagir avec les acides par une réaction de déplacement, dans laquelle le composé métallique échange des atomes avec le composé acide. Les produits d'une telle réaction sont un sel métallique et de l'hydrogène gazeux.
En revanche, les bases ne réagissent qu'avec quelques métaux, comme l'aluminium ou le zinc. Ce processus libère également du gaz d'hydrogène.
Goût
Les acides et les bases faibles peuvent être discernés par leur goût, bien que ce ne soit pas une méthode recommandée pour les identifier.
Les acides ont un goût aigre, comme c'est le cas de l'acide citrique dans les citrons. La plupart des bases, en revanche, ont un goût amer.
Sources domestiques
Les gens sont familiers avec de nombreux acides et bases dans la vie quotidienne.
Parmi les acides courants, citons la vitamine C ou acide ascorbique, l'acide acétique du vinaigre, l'acide formique que l'on peut sentir chez certaines fourmis et l'acide urique de l'urine.
Les bases ménagères se présentent sous la forme d'hydroxyde de sodium dans la plupart des savons, d'hydroxyde de magnésium dans les laxatifs et les antiacides, et d'ammoniac dans l'eau de Javel.
Tableau de Comparaison : Acides Vs Bases
| Acides | Bases | |
| Niveau de pH | En dessous de 7.0 | Au dessus de 7.0 |
| Dissociation | Se décompose en anions et en ions hydrogène (H+), qui peuvent former des ions hydronium (H3O+) avec l'eau | Se dissocie en cations et en ions hydroxyle (OH-) |
| Résultat du papier tournesol | En dessous de 4,5 (pH) : rouge - 4,6-6,9 : rouge clair ou rose | Au-dessus de 8,3 (pH) : Bleu - 7,1-8,2 : Bleu clair |
| Résultat avec l'orange de méthyle | En dessous de 3.3 (pH) : Rouge | Au-dessus de 4,4 (pH) : Jaune |
| Résultat avec Phénolphtaléine | Inférieur à 8.3 (pH) : Incolore | Au-dessus de 8.3 (pH) : Rose |
| Réaction aux métaux | Réagit avec la plupart des métaux, produisant un sel métallique et du gaz d'hydrogène | Réagit avec quelques métaux, en émettant du gaz d'hydrogène |
| Goût | Les acides faibles ont un goût aigre | Les bases faibles ont généralement un goût amer |
| Sources domestiques | Vitamine C, vinaigre, citrons, certaines espèces de fourmis, urine | Savons, dentifrice, antiacides, laxatifs, produits de nettoyage |
En quoi les Acides et les Bases sont-ils Similaires ?
Bien qu'ils aient des propriétés généralement opposées, les acides et les bases sont identiques à certains égards.
Ils sont tous deux capables de réagir avec l'eau et de se dissocier en ions, ce qui signifie également que de nombreux acides et bases sont au moins légèrement solubles dans les solutions aqueuses. En se dissolvant en ions, les acides et les bases dans l'eau sont également de bons conducteurs d'électricité.
Les deux substances réagissent également avec les métaux, bien que les bases le fassent avec moins de types. Les acides et les bases peuvent réagir entre eux pour former des sels et de l'eau.
FAQ
Quel type de réaction se produit entre des acides et des bases ?
Une réaction de neutralisation se produit lorsque des acides et des bases entrent en contact les uns avec les autres. Ce phénomène est également connu sous le nom de réaction de double déplacement ou de métathèse saline. Dans ce type de réaction, des parties sont échangées entre chaque composé pour produire de nouvelles espèces.
À titre d'exemple très courant, l'acide chlorhydrique (HCl) et la lessive (hydroxyde de sodium ou NaOH) - deux substances très nocives - se combinent pour donner du sel de table (chlorure de sodium ou NaCl) et de l'eau (monoxyde de dihydrogène ou H2O).
Quel acide est présent dans le lait fermenté ?
Le lait contient naturellement un sucre appelé lactose. À température ambiante, toute bactérie présente dans le lait peut transformer ce lactose en acide lactique par fermentation.
L'acide lactique est responsable de la saveur du lait fermenté et provoque également son épaississement, en le coagulant en caillé. Cette réaction est exploitée pour créer des yaourts et des fromages.
L'acide peut également s'accumuler dans les muscles lors d'un exercice intense, son acidité endommageant les tissus et provoquant la sensation de picotement qui se produit lorsque les muscles sont surmenés.
Conclusion
Les acides et les bases sont différents à bien des égards.
Leur principale différence réside dans leur niveau de pH : les acides ont un pH inférieur à 7,0, tandis que les bases ont un pH supérieur à 7,0. Les bases diminuent la concentration de H+ dans les solutions aqueuses, tandis que les acides l'augmentent en ajoutant des ions hydrogène.
Les indicateurs aident à distinguer les acides des bases. Une solution acide devient rouge avec le méthyl-orange, claire avec la phénolphtaléine et rouge avec le tournesol. À l'inverse, les solutions basiques deviennent jaunes avec l'orange de méthyle, roses avec l'Hln et bleues avec le tournesol.
Ces deux substances réagissent aux métaux, bien que les bases réagissent à beaucoup moins de métaux.
Les acides faibles ont un goût acide. Les bases sont surtout amères.
Les acides et les bases sont monnaie courante - les premiers sont présents dans le vinaigre, les citrons et l'urine, et les secondes dans les savons et les produits de nettoyage.
