- comprendre et utiliser les termes acide conjugué et base conjuguée
- définir les paires acide-base conjuguées, en identifiant ces paires dans les réactions
- définir mathématiquement les termes pH, $K_a$, $\text{p}K_a$ et $K_w$ et les utiliser dans les calculs ($K_b$ et l'équation $K_w = K_a \times K_b$ ne seront pas testés)
- calculer les valeurs $[\text{H}^+(\text{aq})]$ et pH pour : (a) acides forts (b) bases fortes (c) acides faibles
- (a) définir une solution tampon (b) expliquer comment une solution tampon peut être préparée (c) expliquer comment les solutions tampons contrôlent le pH ; utiliser des équations chimiques dans ces explications (d) décrire et expliquer les utilisations des solutions tampons, y compris le rôle de $\text{HCO}_3^-$ dans le contrôle du pH dans le sang
- calculer le pH des solutions tampons, étant donné les données appropriées
- comprendre et utiliser le terme produit de solubilité, $K_{\text{sp}}$
- écrire une expression pour $K_{\text{sp}}$
- calculer $K_{\text{sp}}$ à partir des concentrations et vice versa
- (a) comprendre et utiliser l'effet d'ion commun pour expliquer la différence de solubilité d'un composé dans une solution contenant un ion commun (b) effectuer des calculs utilisant les valeurs $K_{\text{sp}}$ et la concentration d'un ion commun
Équilibres
Chimie A-Level · Sujet 25
7:56
Équilibres (A2)
Votre sang est maintenu à un pH de sept virgule quatre. Déplacez-le de quelques dixièmes dans un sens ou dans l'autre et vous serez à l'hôpital. Pourtant, toute la journée, des acides coulent — venant de votre nourriture, et de votre…
Narration en anglais · Sous-titres anglais + 中文 incrustés
25.1
Acides conjugués et bases conjuguées
Programme
Source : Programme Cambridge International
Lorsqu'un acide de Brønsted perd un $\text{H}^+$, ce qu'il reste est sa base conjuguée 共轭碱. Lorsqu'une base gagne un $\text{H}^+$, elle devient son acide conjugué 共轭酸. Les deux espèces qui ne diffèrent que par un seul $\text{H}^+$ forment une paire acide-base conjuguée 共轭酸碱对.
Par exemple, dans $\text{CH}_3\text{COOH} \rightleftharpoons \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+$, la paire est $\text{CH}_3\text{COOH}$ (acide) et $\text{CH}_3\text{COO}^-$ (sa base conjuguée).

pH et concentration en H⁺
pH = −log[H⁺] : faites-le glisser et observez [H⁺] changer par facteur dix par unité. Une paire acide-base conjuguée diffère par un seul proton.
25.1
pH et constantes d'équilibre
- Le pH mesure l'acidité : $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$, donc $[\text{H}^+] = 10^{-\text{pH}}$.
- La constante de dissociation acide 酸解离常数 d'un acide faible $\text{HA}$ est $K_a = \dfrac{[\text{H}^+][\text{A}^-]}{[\text{HA}]}$, et $\text{p}K_a = -\log K_a$. Une valeur plus grande de $K_a$ (plus petite de $\text{p}K_a$) indique un acide plus fort.
- Le produit ionique de l'eau 水的离子积 est $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$ à $298\ \text{K}$.


Calcul du pH
- acide fort 强酸 : totalement ionisé, donc $[\text{H}^+]$ est égal à la concentration de l'acide ; ensuite calculer $-\log$.
- base forte 强碱 : trouver $[\text{OH}^-]$ à partir de la concentration, puis utiliser $[\text{H}^+] = K_w / [\text{OH}^-]$.
- acide faible 弱酸 : partiellement ionisé, donc utiliser $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a \times [\text{HA}]}$.
Exemple résolu. Trouver le pH de $0.050\ \text{mol dm}^{-3}$ d'acide chlorhydrique (un acide fort).
Il est totalement ionisé, donc $[\text{H}^+] = 0.050\ \text{mol dm}^{-3}$, donnant $\text{pH} = -\log(0.050) = 1.30$.
Exemple résolu. Trouver le pH de $0.10\ \text{mol dm}^{-3}$ d'hydroxyde de sodium (une base forte). ($K_w = 1.0 \times 10^{-14}$.)
$[\text{OH}^-] = 0.10$, donc $[\text{H}^+] = K_w/[\text{OH}^-] = (1.0 \times 10^{-14})/0.10 = 1.0 \times 10^{-13}$, donnant $\text{pH} = 13.0$.
Exemple résolu. Trouver le pH de $0.10\ \text{mol dm}^{-3}$ d'acide éthanoïque (un acide faible). ($K_a = 1.8 \times 10^{-5}$.)
25.1
Solutions tampons
Une solution tampon 缓冲溶液 résiste aux changements de pH lorsqu'une petite quantité d'acide ou de base est ajoutée. On la prépare à partir d'un acide faible et de sa base conjuguée (par exemple, l'acide éthanoïque et l'éthanoate de sodium).
Elle fonctionne parce que le mélange contient une réserve des deux partenaires :
- $\text{H}^+$ ajouté est neutralisé par la base conjuguée : $\text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}^+ \rightarrow \text{CH}_3\text{COOH}$.
- $\text{OH}^-$ ajouté est neutralisé par l'acide faible : $\text{CH}_3\text{COOH} + \text{OH}^- \rightarrow \text{CH}_3\text{COO}^- + \text{H}_2\text{O}$.

Pour trouver le pH, substituer les concentrations de l'acide et de son sel dans l'expression de $K_a$. Les tampons sont importants dans les êtres vivants — par exemple, $\text{HCO}_3^-$ maintient le pH sanguin proche de $7.4$.
Tampons et courbe de titrage
Ajoutez de l'alcali à l'acide : la partie plate est là où un tampon résiste au changement de pH, et la montée abrupte est le point d'équivalence.
25.1
Produit de solubilité
Pour un sel peu soluble, le produit de solubilité 溶度积 ($K_{\text{sp}}$) est le produit des concentrations ioniques dans une solution saturée, chacune élevée à la puissance correspondant à son nombre dans la formule chimique :
On peut trouver $K_{\text{sp}}$ à partir de la solubilité, ou la solubilité à partir de $K_{\text{sp}}$.

Effet d'ion commun
L'effet d'ion commun 同离子效应 est la façon dont un sel devient moins soluble dans une solution contenant déjà l'un de ses ions. L'ion supplémentaire repousse l'équilibre de dissolution vers la gauche (Le Chatelier), donc moins de sel se dissout. On peut calculer la nouvelle solubilité en utilisant $K_{\text{sp}}$ et la concentration de l'ion commun.
Laboratoire sur le produit de solubilité
produit ionique comparé à Ksp
Augmenter la concentration ionique et voir quand la précipitation devient probable.
25.2
Coefficients de partage
Programme
- énoncer ce que signifie le terme coefficient de partage, $K_{\text{pc}}$
- calculer et utiliser un coefficient de partage pour un système dans lequel le soluté est dans le même état physique dans les deux solvants
- comprendre les facteurs affectant la valeur numérique d'un coefficient de partage en termes de polarités du soluté et des solvants utilisés
Source : Programme Cambridge International
Lorsqu'un soluté est agité avec deux solvants non miscibles, il se répartit entre eux. Le coefficient de partage 分配系数 ($K_{\text{pc}}$) est le rapport de ses concentrations dans les deux couches (à température constante) :
Cela fonctionne lorsque le soluté 溶质 est dans le même état physique dans les deux solvants. La valeur dépend de la polarité 极性 du soluté et de chaque solvant 溶剂 : un soluté non polaire se dissout mieux dans le solvant non polaire, tandis qu'un soluté polaire préfère le solvant polaire.

Laboratoire sur le coefficient de partition
Kpc = concentration organique / concentration aqueuse
Changer la concentration de la couche organique et observer le rapport de partition.
| Anglais | Chinois | Pinyin |
|---|---|---|
| conjugate base/ˈkɒndʒuːɡeɪt beɪs/ | 共轭碱 | gòng è jiǎn |
| conjugate acid/ˈkɒndʒuːɡeɪt ˈæsɪd/ | 共轭酸 | gòng è suān |
| conjugate acid–base pair/ˈkɒndʒuːɡeɪt ˈæsɪd beɪs peə/ | 共轭酸碱对 | gòng è suān jiǎn duì |
| acid dissociation constant/ˈæsɪd dɪˌsəʊsɪˈeɪʃn ˈkɒnstənt/ | 酸解离常数 | suān jiě lí cháng shù |
| ionic product of water/aɪˈɒnɪk ˈprɒdʌkt ɒv ˈwɔːtə/ | 水的离子积 | shuǐ de lí zi jī |
| strong acid/strɒŋ ˈæsɪd/ | 强酸 | qiáng suān |
| strong alkali/strɒŋ ˈælkəlaɪ/ | 强碱 | qiáng jiǎn |
| weak acid/wiːk ˈæsɪd/ | 弱酸 | ruò suān |
| buffer solution/ˈbʌfə səˈluːʃn/ | 缓冲溶液 | huǎn chōng róng yè |
| solubility product/ˌsɒljuːˈbɪlɪti ˈprɒdʌkt/ | 溶度积 | róng dù jī |
| common ion effect/ˈkɒmən ˈaɪɒn ɪˈfekt/ | 同离子效应 | tóng lí zi xiào yìng |
| partition coefficient/pɑːˈtɪʃn ˌkəʊɪˈfɪʃənt/ | 分配系数 | fēn pèi xì shù |
| solute/ˈsɒljuːt/ | 溶质 | róng zhì |
| polarity/pəʊˈlærɪti/ | 极性 | jí xìng |
| solvent/ˈsɒlvənt/ | 溶剂 | róng jì |
25.2
Conseils d'examen
- $\text{pH} = -\log[\text{H}^+]$ ; pour un acide fort $[\text{H}^+]$ = concentration, pour un acide faible utiliser $[\text{H}^+] = \sqrt{K_a[\text{HA}]}$.
- Pour une base, obtenir $[\text{H}^+]$ à partir de $K_w = [\text{H}^+][\text{OH}^-] = 1.0 \times 10^{-14}$.
- Pour un tampon, utiliser $[\text{H}^+] = K_a \times [\text{acid}]/[\text{salt}]$ et expliquer comment il retire l'$\text{H}^+$/$\text{OH}^-$ ajouté.
- Écrire l'expression de $K_{sp}$ avec les bons exposants ; le nombre de décimales dans un pH correspond aux chiffres significatifs de $[\text{H}^+]$.
Leçons interactives sur ce sujet
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