Acide
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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 division entre les définitions réelles et les définitions...)

L’acidité fut d’abord définie par Svante August Arrhenius à la fin du XIXe siècle : un acide (Un acide est un composé chimique généralement défini par ses réactions avec un autre type de composé chimique complémentaire, les bases.) 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, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une...) 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 positive.) 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 dont un de ses atomes la constituant possède une lacune électronique, ce qui la rend susceptible d'accepter un doublet...) 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 a et b, et il s'écrit alors :) 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 diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il...) central avec un haut degré (Le mot degré a plusieurs significations, il est notamment employé dans les domaines suivants :) d'oxydation entouré d’atomes d’oxygène, par exemple : acide nitrique, acide sulfurique (L'acide sulfurique (anciennement appelé huile de vitriol ou vitriol) est un composé chimique corrosif de formule H2SO4.), acide perchlorique).

On classe les acides faibles (acide formique, acide acétique " 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 faible AH est mis en présence d'eau, la réaction...) 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 organismes vivants connus.) (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 (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 d'une information.) 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 sphère est une surface constituée de tous les points situés à une même distance d'un point appelé...) 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 elles, c’est-à-dire de leurs interactions.) 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 grammatical ».) de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.). 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 pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de...) 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 cations et former des liaisons métalliques ainsi que des liaisons ioniques dans le...) / 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 symbole O et de numéro atomique 8.) et former un oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins électronégatif, c'est-à-dire tous sauf le fluor. Oxyde désigne également l'ion oxyde O2-.). L’acidité est un des paramètres importants de la corrosion aqueuse. 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 l'observant avec un microscope optique. On peut déterminer ainsi, selon les cas :) pour révéler des défauts (par exemple joints de grain).

Le calcaire 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 à 10 m de haut, à feuilles persistantes.) (acide citrique) ou du vinaigre (Le vinaigre est un liquide acide (pH généralement compris entre 2 et 3), obtenu grâce à l'oxydation de l'éthanol dans le vin, le cidre, la bière et autres boissons fermentées. Le vinaigre...) (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 rôle d'enveloppe protectrice du corps.) et les muqueuses (yeux, nez (Le nez (du latin nasus) est chez l'homme la saillie médiane du visage située au-dessus de la lèvre supérieure et qui, en le surplombant, recouvre l'orifice des fosses nasales, qui constituent le segment supérieur des...), bouche). En cas de brûlure 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 cellulosiques végétales et animales. Il se présente sous forme de feuilles minces et est considéré comme un...) 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 λογος (logos, « parole »,...)

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 composition de nombreux minéraux ; sa formule est SiO2.). 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 terrestre. Tout matériau entrant dans la...) 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 (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué...) pour analyse par spectrométrie de fluorescence X (La spectrométrie de fluorescence X (SFX ou FX, ou en anglais XRF pour X-ray fluorescence) est une méthode d'analyse chimique élémentaire utilisant une propriété physique de la...) (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 plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) de certaines cellules pour contrôler la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de dénommer la valeur d’une collection ou un groupe de choses.) de CO2 dans le sang (Le sang est un tissu conjonctif liquide formé de populations cellulaires libres, dont le plasma est la substance fondamentale et est présent chez la plupart des animaux. Un humain adulte est doté d’environ 5...) ou la quantité de liquide (La phase liquide est un état de la matière. Sous cette forme, la matière est facilement déformable mais difficilement compressible.) cérébrospinal.

Bibliographie

  • F. Claisse, Physics and chemistry of borate fusion
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