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Acide / base (Brønsted), couple acide/base, pH et \([\text{H}_3\text{O}^+]\)
Acides / bases forts et faibles ; autoprotolyse de l'eau et \(K_e\)
\(\text{p}K_a\), domaines de prédominance, acides α-aminés, solutions tampons

Fiche résumé — Réactions acido-basiques et tampons

Chapitre 5 | Première STL — spécialité Physique-chimie et mathématiques | Physique-Chimie

Dernière mise à jour : 21 octobre 2026

1. Acide, base, couple

Brønsted : acide = donneur de \(\text{H}^+\) ; base = accepteur de \(\text{H}^+\) (doublet non liant).

Couple \(\text{AH}/\text{A}^-\) : \(\text{AH}=\text{A}^-+\text{H}^+\) (diffèrent d'un seul proton).

Astuce : l'eau est dans deux couples : \(\text{H}_3\text{O}^+/\text{H}_2\text{O}\) et \(\text{H}_2\text{O}/\text{HO}^-\).

2. pH

\(\text{pH}=-\log[\text{H}_3\text{O}^+]\)

\([\text{H}_3\text{O}^+]=10^{-\text{pH}}\ \text{mol·L}^{-1}\)

\(\text{pH}\lt7\) : acide ; \(\text{pH}=7\) : neutre ; \(\text{pH}\gt7\) : basique (à 25 °C).

3. Fort / faible

Fort : réaction totale → simple flèche \(\rightarrow\).
Faible : réaction partielle → double flèche \(\rightleftharpoons\).

Forts : \(\text{HCl}\), \(\text{HNO}_3\), \(\text{H}_2\text{SO}_4\), \(\text{NaOH}\), \(\text{KOH}\). Faibles : \(\text{CH}_3\text{COOH}\), \(\text{NH}_4^+\), \(\text{NH}_3\), \(\text{CO}_3^{2-}\).

4. Autoprotolyse et \(K_e\)

\(2\,\text{H}_2\text{O}\rightleftharpoons\text{H}_3\text{O}^++\text{HO}^-\)

\(K_e=[\text{H}_3\text{O}^+][\text{HO}^-]=10^{-14}\) (25 °C)

Astuce : eau pure à 25 °C → \([\text{H}_3\text{O}^+]=10^{-7}\), donc \(\text{pH}=7{,}0\).

5. \(\text{p}K_a\) et prédominance

\([\text{AH}]=[\text{A}^-]\iff\text{pH}=\text{p}K_a\)

\(\text{pH}\lt\text{p}K_a\) → \(\text{AH}\) (acide) prédomine.
\(\text{pH}\gt\text{p}K_a\) → \(\text{A}^-\) (base) prédomine.

Piège : acide si \(\text{pH}\) est en dessous du \(\text{p}K_a\).

6. Acide α-aminé

Sur le même carbone : \(\text{–COOH}\) (acide) et \(\text{–NH}_2\) (base). Chaque groupe a son \(\text{p}K_a\).

pH acide : \(\text{–COOH}\), \(\text{–NH}_3^+\).
pH moyen : \(\text{–COO}^-\), \(\text{–NH}_3^+\) (zwitterion).
pH basique : \(\text{–COO}^-\), \(\text{–NH}_2\).

7. Solution tampon

Mélange d'un acide faible + sa base conjuguée (\(\text{pH}\approx\text{p}K_a\)). Son pH varie très peu :

à l'ajout d'une petite quantité d'acide ou de base ;
par dilution (dans une certaine limite).

On choisit le couple dont le \(\text{p}K_a\) est proche du pH visé. Ex. sang : \(\text{pH}\approx7{,}4\) (couple \(\text{CO}_2,\text{H}_2\text{O}/\text{HCO}_3^-\)).

8. Mesurer un pH — méthode

Toujours étalonner le pH-mètre avec des tampons étalons (pH = 7,0 puis 4,0) : rincer la sonde, plonger dans le tampon, régler l'appareil sur sa valeur, rincer, puis mesurer.
Exemple : \([\text{HO}^-]=2{,}0\times10^{-3}\) → \([\text{H}_3\text{O}^+]=\frac{10^{-14}}{2{,}0\times10^{-3}}=5{,}0\times10^{-12}\) → \(\text{pH}\approx11{,}3\) (basique).

Piège : un pH-mètre non étalonné donne un pH décalé (erreur systématique).