Mais qu'est-ce qui se cache derrière tout cela ? Notre estomac produit du jus gastrique contenant de l'acide chlorhydrique qui aide à la digestion efficace des aliments. Manger plus de nourriture que nécessaire entraîne la production d'une plus grande quantité de suc gastrique à digérer, ce qui entraîne une augmentation des quantités de HCl dans l'estomac. Cela provoque des brûlures d'estomac. Les antiacides comme le lait de magnésie (hydroxyde de magnésium-Mg(OH)2) sont de nature basique et contrecarrent l'effet de l'acide dans l'estomac en le neutralisant. Cette réaction chimique entre un acide et une base s'appelle la neutralisation.
Dans cet article, nous allons parler des réactions de neutralisation. Avant cela, peux-tu penser à d'autres réactions similaires dans ta vie quotidienne qui impliquent des acides et des bases ? Cet article t'aidera à apprécier les réactions de neutralisation qui t'entourent.
- Nous allons nous pencher sur la définition de la neutralisation.
- Ensuite, nous verrons les produits obtenus lors d'une réaction de neutralisation.
- Plus tard, nous verrons l'équation chimique correspondant à la réaction de neutralisation.
- Ensuite, nous verrons quelques exemples de réactions de neutralisation.
- Nous terminerons en discutant des différents types de réactions de neutralisation dans le cadre desquelles nous aborderons les forces des acides et des bases.
Définition de la réaction de neutralisation
Nous allons ici passer en revue la définition d'une réaction de neutralisation dans le contexte chimique.
À quoi penses-tu lorsque tu entends dire que quelque chose est"neutralisé" ? Neutraliser quelque chose signifie généralement l'amener à un point médian en minimisant son effet chimique ou biologique.
À la base, les réactions de neutralisation traitent des réactions qu'ont les acides et les bases. Lorsque tu combines une part égale de chacun, tu obtiens une réaction de neutralisation. Cela signifie qu'ils (les deux substances chimiques) contrebalanceront leurs effets respectifs. C'est parce que chacun des réactifs, un acide et une base, vient du côté opposé de l'échelle du pH. Lorsque les deux solutions se mélangent, leur pH s'annule, ce qui entraîne la neutralisation de la solution. Le pH résultant dépend de la force de l'acide et de la base qui ont participé à la réaction.
Rappelle-toi que l'échelle du pH va de 1 à 14, les acides étant inférieurs à 7 et les bases supérieures à 7. Le pH 7 est appelé le point neutre.
En bref, tu peux définir la réaction de neutralisation comme suit :
Une réaction de neutralisation est un double déplacement chimique entre un acide et une base pour produire du sel et de l'eau.
Fig. 1 : Force des acides et des bases - échelle de pH StudySmarter Originals
Nous parlerons des produits de la réaction de neutralisation et de leur formation dans la section suivante.
Mais il est important de se rappeler que la chose la plus importante dans les réactions de neutralisation est qu'elles nécessitent un acide et une base. C'est la clé de la nature des réactions de neutralisation, car ce sont les seules réactions de la chimie acido-basique qui impliquent à la fois des acides et des bases.
Produits des réactions de neutralisation
D'après la définition, il est évident que le sel et l'eau sont les produits d'une réaction de neutralisation.
Nous pouvons représenter une réaction de neutralisation comme suit:
\begin{align} & HA + BOH\rightarrow BA + H_2O\\\N- & Acide+Base\rightarrow Sel+Eau\end{align}
Observe l'équation ci-dessus. Peux-tu comprendre comment l'eau se forme ? Quelle substance a donné l'ion hydrogène (H^+) et quelle substance a donné le \(OH^-?\) ?
Nous répondrons à ces questions dans la prochaine section où nous apprendrons à écrire l'équation ionique pour la neutralisation.
Il est intéressant de noter que lorsqu'un acide est dissous dans l'eau, il libère un proton - \(H^+\) qui se combine avec l'eau pour former un ion hydronium \(H_3O^+\).
Prenons HCl (un acide fort) et NaOH (une base forte) pour expliquer comment l'ion hydronium se forme à partir de HCl et ce qui se passe lorsqu'il réagit avec le \(OH^-\).
\(HCl+H_2O\rightarrow H_3O_{(aq)}^++Cl_{(aq)}^-\)
\(NaOH_{(aq)}\rightarrow Na_{(aq)}^++OH_{(aq)}^-\)
\(H_3O^++OH^-\rightarrow 2H_2O\)
En additionnant toutes ces équations et en annulant les ions communs (des deux molécules d'eau sur la droite, il n'en reste qu'une, tandis que l'autre s'annule avec la molécule d'eau sur la gauche)
\(HCl+\cancel {H_2O}+NaOH_{(aq)}+\cancel {H_3O^+}+\cancel {OH^-}\rightarrow \cancel {H_3O_{(aq)}^+}+Cl_{(aq)}^-+Na_{(aq)}^++\cancel {OH_{(aq)}^-}+\cancel {2H_2O}\)
On obtient
\(HCl+NaOH\rightarrow NaCl_{(aq)}+H_2O\)
En outre, en supprimant les ions spectateurs
\(H^++\cancel {Cl^-}+\cancel {Na^+}+OH^-\arrow \cancel {Na^+}+\cancel {Cl^-}+H_2O\)
L'équation ionique nette est donc la suivante :
\(H^++OH^-\rightarrow H_2O\)
L'équation ionique nette reste la même, mais il faut se rappeler que les protons de l'acide se combinent avec l'eau pour former de l'eau protonée/un ion hydronium.
Équation de la réaction de neutralisation
Dans cette section, nous allons voir comment un acide et une base s'assemblent chimiquement pour se neutraliser et produire du sel et de l'eau
Revoyons les équations moléculaires générales des acides et des bases :
\begin{align} & HA + BOH\rightarrow BA + H_2O\\\N- Acide+Base\rightarrow Sel+Eau\end{align}
HA, l'acide contient l'ion hydrogène \(H^+\) et l'anion \(A^-\). De même, BOH est un alcali (une base soluble dans l'eau) qui contient un cation \(B^+\) et des ions hydroxyde \(OH^-\).
Pour déterminer quelle substance a contribué à quel ion de la molécule d'eau. Déchirons les espèces chimiques de l'équation ci-dessus en leurs ions correspondants. L'équation ionique totale qui en résulte est la suivante :
\(H^+A^- + B^+ OH^-\rightarrow B^+A^- + H^+ OH^-\)
\(H^+\cancel A^- + \cancel B^+ OH^-\arrow \cancel B^+\cancel A^- + H_2O\)
Les ions \N(A^-\N) et \N(B^+\N) sont appelés ions spectateurs parce qu'ils apparaissent de la même façon des deux côtés de l'équation. Par conséquent, si tu les enlèves de ta vue, tu peux voir l'équation ionique nette qui est la suivante :
Équation ionique nette
\(H^+ + OH^-\rightarrow H_2O\)
C'est la réaction qui a lieu dans presque toutes les réactions de neutralisation entre l'acide et la base (un acide fort et une base forte).
Maintenant, nous pouvons dire que les ions \(H^+\) sont apportés par l'acide, tandis que les ions \(OH^-\) sont apportés par la base. La solution résultante est une solution neutre dont le pH sera de 7 ou se rapprochera de 7. Cela dépend de la force des acides et des bases qui ont participé à la neutralisation, comme nous l'avons vu plus haut.
Rappelle la définition de la neutralisation une fois de plus. Nous avons vu qu'il s'agit d'une réaction chimique à double déplacement. Ici, les deux réactifs - l'acide \(HA\) et la base \(BOH\) - ont échangé leurs ions pour produire de nouveaux produits - le sel et l'eau. Cela justifie que la neutralisation soit une réaction à double déplacement.
Fig. 2 : La neutralisation est une réaction de double déplacement, Archana Tadimeti, StudySmarter Originals
Exemples de réactions de neutralisation
Nous allons ici passer en revue quelques exemples possibles de réactions de neutralisation.
Tout d'abord, nous allons examiner une réaction de neutralisation très basique, qui produit un type courant de sel de table.
Considérons la réaction de neutralisation entre l'acide chlorhydrique (HCl) et l'hydroxyde de sodium (NaOH).
\(HCl+NaOH\rightarrow NaCl+H_2O\)
Dans la réaction ci-dessus, tu peux voir comment une base et un acide simples produisent une molécule d'eau et une molécule de sel. Nous pouvons écrire les ions de chaque réactif pour voir comment les ions produits réagissent les uns avec les autres :
\(NaOH\rightarrow Na^++OH^-\)
\N(HCl\NFerme H^++Cl^-\N)
Nous pouvons alors voir clairement comment chaque composant s'assemble pour former de l'eau et du sel.
N'oublie pas que le plus important pour l'équilibre de cette réaction est que les composants soient équimolaires, c'est-à-dire qu'il y ait la même quantité de réactifs à la même concentration.
L'exemple suivant traite de la façon dont d'autres types d'acides, par exemple les acides diprotiques (acides qui donnent deux ions hydrogène), se comportent dans les réactions de neutralisation.
Dans cet exemple, nous allons examiner comment l'acide sulfurique (H2SO4) et l'hydroxyde de sodium (NaOH) se comportent dans une réaction de neutralisation. Voici l'équation équilibrée de la réaction :
\(H_2SO_4+2NaOH\rightarrow 2H_2O+Na_2SO_4\)
L'acide sulfurique - \(H_2SO_4\) est un acide diprotique.
Peux-tu voir que lorsqu'il s'agit d'un acide diprotique, c'est-à-dire qu'il y a plus d'un ion hydrogène produit par molécule, le rapport entre l'acide et la base n'est pas de 1:1 ? C'est parce que tu as besoin de deux fois la quantité de base pour contrecarrer l'acide diprotique.
Dans des scénarios comme celui-ci, tu n'as pas besoin d'une solution équimolaire d'acide et de base, mais plutôt d'un équilibre stœchiométrique entre les ions hydrogène et hydroxyde.
Types de réactions de neutralisation
Nous allons ici passer en revue les types de réactions de neutralisation qui se produisent le plus souvent en chimie.
Il existe quatre types de réactions de neutralisation, qui sont toutes liées à la force des acides et des bases.
Force des acides et des bases
Qu'est-ce que la force quand on parle d'acides et de bases ?
La force d'un acide ou d'une base est déterminée par la dissociation du composé dans la solution.
Nous pouvons définir un acide fort ou une base forte de la façon suivante, en fonction de leur degré/capacité de dissociation.
Un acide fort ou une base forte est une substance qui se dissocie/se ionise complètement dans l'eau pour produire les ions correspondants.
Qu'est-ce que cela signifie exactement ? Prenons l'exemple de l'acide chlorhydrique HCl. Nous savons qu'en solution, il se dissocie complètement pour former des ions chlorure (Cl-) et des ions hydrogène (H+). Cela est dû à sa composition chimique et à son comportement partiellement ionique. Nous pouvons visualiser cette dissociation à l'aide de la formule suivante :
$$ HCl\rightarrow H^++Cl^-$$
Remarquez que nous avons utilisé une flèche unidirectionnelle (\N(\Nflèche droite\N)) plutôt que des demi-flèches bidirectionnelles ( \N(\Nflèche droite\N)). Cela indique que la réaction inverse est presque impossible et que la dissociation est complète.
Comme l'acide chlorhydrique se dissocie complètement, on le qualifie d'acide fort. Il en va de même pour les bases : une base forte est une base qui se dissocie complètement en solution pour donner un ion hydroxyde et le cation qui en résulte en solution.
Mais qu'est-ce qu'un acide ou une base faible?
Un acide faible ou une base faible est une substance qui ne se dissocie pas complètement en ses ions correspondants lorsqu'elle est dissoute dans l'eau.
En général, nous décrivons les acides organiques comme des acides faibles alors que la plupart des acides inorganiques sont forts.
Un exemple d'acide faible serait l'acide éthanoïque (acide organique), souvent appelé acide acétique (CH3COOH). C'est un acide ménager très courant (le vinaigre), et c'est parce qu'il est relativement faible. En solution, il ne se dissocie pas complètement. Cela peut être visualisé par l'équation suivante :
$$CH_3COOH\rightleftharpoons H^++CH_3COO^- $$
Peux-tu voir le signe d'équilibre dans l'équation ? Cela signifie que le système existe en équilibre entre les deux états. L'acide ne se dissocie pas complètement en solution pour donner des ions d'hydrogène et l'anion, mais existe plutôt la plupart du temps en tant que composé complet. Il en va de même pour les bases.
Types de réactions de neutralisation
Comme nous l'avons mentionné précédemment, il existe quatre types différents de réactions de neutralisation. Ils sont les suivants :
- acide fort et base forte.
- acidefaible et base forte.
- acidefort et base faible.
- acidefaible et base faible.
Rappelle-toi que nous avons mentionné que lepH de la solution résultante est basé sur les forces des acides et des bases qui participent à la réaction. Ici, dans le tableau ci-dessous, tu vas maintenant comprendre comment la nature des réactifs affecte lepH de la solution résultante.
| Type de réaction de neutralisation | Nature de la solution obtenue | Raison |
| Acide fort vs base forteHCl et NaOH | Neutre -pH = 7 |
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| Acide fort contre base faibleHCl et NH4OH | Solution légèrement acidepH=3-6 |
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| Base forte contre acide faibleNaOH et CH3COOH | Solution légèrement basiquepH = 8-11 |
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| Acide faible vs base faibleCH3COOHet NH4OH | Cela dépend des propriétés chimiques des réactifs impliqués. Cependant, en règle générale, l'équilibre favorise le maintien de la LHS. |
|
Dans cet article, tu devrais avoir bien compris ce que sont les acides et les bases, ainsi que ce qui se passe lorsque tu mets les deux ensemble - une réaction de neutralisation ! La neutralisation est omniprésente dans la science, et actuellement, elle nous aide à lutter contre le changement climatique et les maladies médicales.
Réactions de neutralisation - Principaux points à retenir
- Les réactions de neutralisation se produisent entre un acide et une base.
- Les produits sont un sel et de l'eau.
- La formule généralisée est la suivante : Acide + Base → Eau + Sel.
- La force des acides et des bases dépend de leur degré de dissociation dans les solutions.
- Il existe 4 types de réactions de neutralisation, et toutes n'aboutissent pas à un pH neutre.
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