Acide - Définition et Explications

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Introduction

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.

Définitions

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 (HO-) en solution aqueuse. Mais cette définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la...) n’était pas assez générale et n’expliquait pas la basicité de certains composés chimiques ne libérant pas de HO- en solution aqueuse.

Acide de Bronsted

Selon la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer,...) de Brønsted-Lowry, énoncée en 1923, un acide est toute espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) qui peut libérer un ou plusieurs protons, et une base toute espèce qui peut capter un ou plusieurs protons. Les protons ne pouvant exister à l'état libre en solution, la théorie de Brønsted met l'accent sur le couple acide-base :

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

Les réactions qui ont lieu entre un acide et une base sont nommées « réactions acido-basique », ou « réactions acide-base ». Un tel acide est appelé acide de Brønsted.

Dans cette théorie, l'autoprotolyse de l'eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...) s'interprète comme la réaction de l'acide eau sur la base eau. L'eau est donc un ampholyte.

L'avantage de cette théorie sur la théorie d'Arrhenius est double :

  1. La théorie justifie que certaines espèces comme l'ammoniac (L’ammoniac est un composé chimique, de formule NH3 (groupe générique des...) soient basiques
  2. La théorie ne donne pas d'importance particulière au solvant (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...), on peut donc parler de réaction acido-basique, même en phase (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et...) gazeuse

Acide de Lewis (Un acide de Lewis (du nom du chimiste américain Gilbert Newton Lewis) est une entité chimique...)

La définition de Lewis (1923) est de loin la plus large : un acide de Lewis 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 doublets, 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 reconnaitre 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, feuilles de choux rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...), etc.

Les espèces acides au sens (SENS (Strategies for Engineered Negligible Senescence) est un projet scientifique qui a pour but...) de Bronsted peuvent libérer un ou plusieurs protons on parle alors respectivement de monoacides et de polyacides

Acides dans d’autres solvants

La généralisation (La généralisation est un procédé qui consiste à abstraire un ensemble de...) de la notion d’acidité a permis d’étendre l’étude à d’autres solvants.

Solvants protiques

Ce sont des solvants capables de céder et capter un ion (Un ion est une espèce chimique électriquement chargée. Le terme vient de l'anglais,...) H+, appelé communément proton (Le proton est une particule subatomique portant une charge électrique élémentaire...) (d'où le terme « protique »). Par exemple NH (donne NH- et NH+), HF, CHCOOH, HSO, etc.
Dans ces solvants, la notion de couple acide-base reste centrée sur l’échange de protons et les couples dans ces solvants restent les mêmes que dans l’eau. L’intérêt de ce type de solution vient de la réaction d’autoprotolyse du solvant qui limite la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un...) des acides (et des bases) pouvant exister en solution. On utilisera donc un solvant plus basique que l’eau comme NH pour travailler avec des bases très fortes comme H-CC:- ; et un solvant plus acide comme HSO pour travailler avec des acides forts.

Solvants non protiques

Le transfert particule peut se faire avec autre chose qu’un proton. Dans un solvant comme NO, on a la réaction 2 NO → NO- + NO+ qui peut être vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) comme le transfert d’un ion O2- c’est la définition des acides de Lux-Flood. On peut alors définir une base comme un donneur d’ion O2-(riche en électron) et un acide comme un accepteur d’ion O2-. Dans d’autres cas c’est un transfert d’ion F-. Ce type de conception des réaction en solution joue (La joue est la partie du visage qui recouvre la cavité buccale, fermée par les...) un rôle important en métallurgie (La métallurgie est la science des matériaux qui étudie les métaux, leurs...) et dans l’étude des roches (voir ci-dessous).

Acides 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 : la silice qui est un accepteur d’ion oxyde (Un oxyde est un composé de l'oxygène avec un élément moins...) O2- est acide.

SiO + HO = HSiO

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 (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) d’atomes d’oxygène divisé par le nombre d’autres atomes ; par exemple, le SiO a un indice d’acidité de 2, le CaCO a un indice d’acidité de 1,5.

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