Acide - Définition et Explications

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Acide acétique à l'état solide.
Acide acétique à l'état solide.

Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.

Définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...)

L’acidité fut d’abord définie par Svante August Arrhenius (Svante August Arrhenius (19 février 1859 à Vik, Suède - 2 octobre 1927 à...) à la fin du XIXe siècle : un acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions...) est un composé chimique pouvant libérer des protons (ions H+) en solution aqueuse et une base un composé chimique pouvant libérer des ions hydroxydes (OH-) en solution aqueuse. Mais cette définition n’était pas assez générale et n’expliquait pas la basicité de certains composés chimiques ne libérant pas de OH- en solution aqueuse.

La théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de Bronsted-Lowry (1923) nous dit qu’un acide libère un ou des protons et une base capte un ou des protons :

\begin{matrix} \mbox{AH} &+& \mbox{B}^- &=& \mbox{A}^- &+& \mbox{BH} \\ \mbox{acide1} && \mbox{base2} && \mbox{base1} && \mbox{acide2} \end{matrix}

Par cette définition, un acide est un composé chimique qui tend à donner un proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire...) à une entité complémentaire, la base. Les réactions qui vont avoir lieu entre un acide et une base sont nommées : réactions acido-basique, ou réactions acide-base. Un tel acide est appelé acide de Bronsted.

Ainsi, dans l’eau un couple acide/base réagit avec un autre couple en s’échangeant des ions, ici les couples acido-basiques sont AH/A- ET BH/B-.

Mais la définition de Lewis (1923) est de loin la plus large : un acide de Lewis (Un acide de Lewis (du nom du chimiste américain Gilbert Newton Lewis) est une entité chimique...) est accepteur de doublets, ayant donc une orbitale vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.), et une base de Lewis est un donneur de doublet, ayant un doublet libre. Par cette définition, un acide est un composé chimique qui peut, au cours d’une réaction, accepter une paire (On dit qu'un ensemble E est une paire lorsqu'il est formé de deux éléments distincts...) d’électrons (un doublet). C’est donc un composé chimique électrophile, qui possède une lacune électronique dans sa structure.

On peut aisément reconnaître un acide grâce à des tests de pH. Une solution acide a un pH inférieur à 7, à 25°C. Plus le pH est bas, plus l’acidité est forte. Pour mesurer le pH, on peut effectuer différents tests : papiers pH, indicateurs colorés, utilisation d’un pH-mètre, entre autres.

Acide dans l’eau

Pour les réactions dans l’eau, on utilise habituellement la définition de Bronsted. Un acide peut être représenté par la formule générique AH

On établit une distinction entre les acides faibles et les acides forts. Ces derniers sont caractérisés par le fait que lorsqu’ils sont placés dans l’eau, l’entité AH n’existe plus en solution car la réaction de dissociation est totale.

Parmi les acides forts, on retrouve les hydracides (HCl, HBr, HI) et les oxacides (molécules acides possédant un atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut...) central avec un haut degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines...) d'oxydation entouré d’atomes d’oxygène, par exemple : acide nitrique (L’acide nitrique, parfois appelé acide azotique, est un composé chimique liquide...), acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé...), acide perchlorique).

On classe les acides faibles (acide formique, acide acétique (L'acide acétique (du latin acetum) ou acide éthanoïque est un acide carboxylique de...) " vinaigre ") en fonction de leur constante d'acidité.

Dans l’eau, l’acidité est mesurée à l’aide de l’échelle des pH. Notons que l’eau est à la fois un acide faible (Un acide faible est un acide qui ne se dissocie pas totalement dans l'eau : lorsqu'un acide...) et une base faible (c’est un amphotère ou ampholyte).

Remarques :

On ne parle plus d'acide/base " Fort(e)s " mais d'acide ou base " totalement dissociée ".

Il y a un effet nivelant de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) (c'est pour cela que l'échelle de pH dans l'eau va de 0 à 14) Pour comparer les forces des acides/bases totalement dissociés, on utilisera un autre solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) (ex: éthanol...).

Dans l'eau, l'acide le plus fort est H3O+ (H(aqueux)+ solvant) et la base la plus forte est HO-. Il convient de garder en mémoire (D'une manière générale, la mémoire est le stockage de l'information. C'est aussi le souvenir...) que ces notations (H3O+ et HO-) ne constituent qu'une simplification schématique du système. Dans la réalité, H+ et HO- sont tous deux entourés par une sphère (En mathématiques, et plus précisément en géométrie euclidienne, une...) de solvatation (plusieurs molécules d'eau, polaires, établissant des liaisons de type électrostatique (L'électrostatique traite des charges électriques immobiles et des forces qu'elles exercent entre...) avec les ions). Une notation plus rigoureuse devrait donc être H(H2O)n+ et HO(H2O)n-. Cependant, cette notation plus rigoureuse n'apporte rien à la compréhension des phénomènes acido-basiques.

Dissolution acide

Une des principales propriétés des solutions acides est de pouvoir dissoudre un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en...). Le pouvoir de dissolution dépend de la concentration de l’acide et de la nature chimique du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne...) et de l’acide.

Les métaux, quand le potentiel redox du couple métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) / cation dérivant de ce métal est inférieur à 0, ne sont pas stables dans les solutions acides, ils sont donc oxydés (c’est-à-dire ionisés par perte d’un ou plusieurs électrons) ; l’ion métallique peut alors rester sous forme dissoute (solvatée), ou se combiner avec un ou plusieurs ions oxygène (L’oxygène est un élément chimique de la famille des chalcogènes, de...) et former un oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...). L’acidité est un des paramètres importants de la corrosion aqueuse (La corrosion désigne l'altération d'un objet manufacturé par l'environnement. Les...). La dissolution des métaux est utilisée en gravure d’art, c’est la technique de l’eau-forte ; elle est aussi utilisée en métallographie (La métallographie est la technique consistant à déterminer la structure d'un métal en...) pour révéler des défauts (par exemple joints de grain).

Le calcaire (Les calcaires sont des roches sédimentaires, troisièmes plus abondantes après les...) se dissout aisément avec des acides faibles ; on nettoie les robinetteries avec du jus de citron (Le citron est un agrume, fruit du citronnier. Le citronnier (Citrus limon) est un arbuste de 5...) (acide citrique) ou du vinaigre (Le vinaigre est un liquide acide (pH généralement compris entre 2 et 3), obtenu...) (acide acétique).

Les verres peuvent être dissous par de l’acide fluorhydrique, mais la manipulation de cet acide est extrêmement dangereuse, du fait de la présence d'ions fluorures.

Les acides concentrés peuvent provoquer des brûlures sur la peau (La peau est un organe composé de plusieurs couches de tissus. Elle joue, entre autres, le...) et les muqueuses (yeux, nez (Le nez (du latin nasus) est chez l'homme la saillie médiane du visage située au-dessus de...), bouche). En cas de brûlure (La brûlure est une destruction partielle ou totale pouvant concerner la peau, les parties...) par acide, il faut:

  • protéger : en se protégeant (gants...), fermer le récipient et éviter que l’acide ne se répande (utilisation de papier (Le papier (du latin papyrus) est une matière fabriquée à partir de fibres...) absorbant), ouvrir les fenêtres pour éviter les dégagements de vapeurs ;
  • retirer les vêtements imbibés (en faisant attention à ne pas contaminer d’autres personnes ou des parties saines de la victime) ;
  • faire ruisseler de l’eau pour laver la partie atteinte, en évitant de contaminer les parties saines ;
  • prévenir les secours (" 112 " dans l’Union européenne, " 15 " en France) en mentionnant le produit en cause.

L’utilisation d’acides concentrés doit toujours se faire par des personnes formées et équipées (blouse, gants, lunette), sous hotte.

Acide en géologie (La géologie, du grec ancien γη- (gê-, « terre ») et...)

En géologie, on dit qu’une pierre est acide si elle renferme plus de 65% de silice (La silice est constituée de dioxyde de silicium, un composé chimique qui entre dans la...). Ceci est une règle qui traduit la définition des acides de Lux-Flood ; dans cette définition, un acide est un accepteur d’ion oxyde O2-, la silice est donc acide.

SiO2 + H2O = H2SiO3

Donc les roches riches en silice sont acides, les roches riches en calcaire sont basiques. Cela a une importance pour comprendre le comportement des magmas (notamment dans les volcans), et lorsque l’on veut dissoudre une roche (La roche, du latin populaire rocca, désigne tout matériau constitutif de l'écorce...) pour l’analyser, par exemple dissolution dans un acide pour analyse par ICP ou bien dissolution dans un verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) pour analyse par spectrométrie de fluorescence X (La spectrométrie de fluorescence X (SFX ou FX, ou en anglais XRF pour X-ray fluorescence) est...) (technique dite de la " perle fondue ").

Pour cette dernière application, on estime souvent l’acidité par l’indice d’acidité, qui est le nombre d’atomes d’oxygène divisé par le nombre d’autres atomes1 ; par exemple, le SiO2 a un indice d’acidité de 2, le CaCO3 a un indice d’acidité de 1,5.

Goût (Pour la faculté de juger les belles choses, voir Goût (esthétique))

Le goût acide est reconnu grâce à des récepteurs particuliers PKD2L1, qui sont probablement sensibles à la présence des ions H+, ou à certains nucléotides cycliques. Malgré certaines études on sait à présent que sa reconnaissance est indépendante de la reconnaissance du goût salé. Ces récepteurs jouent aussi un rôle physiologique important dans le reste de l'organisme et sont exprimés à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) de certaines cellules pour contrôler la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire,...) de CO2 dans le sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le...) ou la quantité de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est...) cérébrospinal.

Bibliographie

  • F. Claisse, Physics and chemistry of borate fusion
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