Notions d'acide fort et de base forte – réaction entre acide fort et base forte

Un acide $\rm \bf AH$ est dit FORT s'il réagit totalement avec l'eau.
Une base $\rm \bf A^-$ est dite FORTE si elle réagit totalement avec l'eau.

Pour un acide fort

La concentration initiale en acide fort $\rm AH$ est $\displaystyle C = \frac{n}{V}$ ($V$ est le volume de solution). D'après le tableau d'avancement, on remarque que comme la réaction est totale, $\displaystyle [H_3O^+] = C = \frac{n}{V}$

Le pH d'une solution d'acide fort de concentration $C$ (en $\rm mol.L^{-1}$) est : $\rm \bf {pH = -\log (C)}$

Pour une base forte

La concentration initiale en base forte $\rm B$ est $\displaystyle C = \frac{n}{V}$ ($V$ est le volume de solution). On a : $\displaystyle [HO^-] = C$.

$\displaystyle \Leftrightarrow \frac{Ke}{[H_3O+]} = C$ $\displaystyle \Leftrightarrow - \log\left(\frac{Ke}{[H_3O+]}\right) = -\log (C)$
$\displaystyle \Leftrightarrow -\log (Ke) + \log ([H_3O+]) = -\log (C)$
$\displaystyle \Leftrightarrow pKe - pH = -\log (C)$
$\displaystyle \Leftrightarrow pH = pKe + \log(C)$

Le pH d'une solution de base forte de concentration $C$ (en $\rm mol.L^{-1}$) est : $\bf \rm {pH = pKe + \log(C)}$

On peut effectuer un titrage pH-métrique (à l'aide d'un pH-mètre) si l'on cherche à doser un acide ou une base.

Méthode

• On place un volume précis (pipette jaugée) de l'espèce acide ou basique à doser dans un bécher
• On plonge la sonde d'un pH-mètre dans le bécher en ajoutant de l'eau distillée (à l'éprouvette graduée) si besoin de manière à ce que la sonde trempe suffisamment dans la solution.
• On verse alors la solution titrante mL par mL (avec une burette graduée) en relevant, lors de chaque ajout, la valeur du pH mesurée.
• A la fin du dosage, on trace la courbe $pH = f(V)$.
• A l'aide la méthode des tangentes ou de la dérivée (voir plus bas), on détermine le volume $V_{éq}$ de solution titrante ajoutée lors de l'équivalence du dosage.

Méthode des tangentes

• On trace une tangente à la courbe dans la partie incurvée placée avant le saut de pH.
• On trace une nouvelle tangente à la courbe dans la partie incurvée après le saut de pH et parallèle à la première tangente.
• On trace la droite parallèle aux tangentes et équidistantes à ces deux tangentes.
• L'intersection de cette droite avec la courbe donne le point d'équivalence dont l'abscisse correspond au volume de solution titrante versé à l'équivalence du dosage $(V_{éq})$.

Méthode de la dérivée $\displaystyle \bf \frac{d\: pH}{dV} = f(V)$ 

• On trace à l"aide de l'ordinateur la courbe $pH = f(V)$
• On trace ensuite la dérivée de la fonction $pH = f(V)$
• Le pic vertical de la fonction $\displaystyle \frac{d\: pH}{dV} = f(V)$ correspond à l'abscisse du point d'équivalence.