Les transformations acide-base / BAC Terminale Spécialité Physique Chimie
Summary
TLDRThis video provides a comprehensive explanation of acid-base transformations, focusing on the definitions of acids and bases according to Brønsted theory. Acids donate H+ ions, while bases accept them. The video explains conjugate acid-base pairs, amphoteric substances like water, and reaction equations involving proton exchanges. Several examples, such as acetic acid and carbonic acid, are discussed. Additionally, the video explores the properties of carboxylic acids, amines, and how to name these compounds. The lesson concludes with exercises to reinforce the concept of acids and bases, emphasizing its importance for terminal students.
Takeaways
- 🔬 An acid, according to Brønsted, is a chemical species capable of donating one or more protons (H+), while a base is a species capable of accepting protons.
- 💧 Water (H2O) can act as both an acid and a base, making it an amphiprotic species.
- 🌐 The reaction between an acid and a base can be represented as a double displacement with the exchange of a proton (H+).
- 📝 The general form of an acid-base reaction is represented as Acid1 + Base2 ⇌ Base1 + Acid2.
- 🧪 Carbonic acid (H2CO3) is an example of a diacid, capable of donating two protons to form two different acid-base pairs.
- 🍋 Acetic acid (found in vinegar) is an example of an acid with the chemical formula CH3COOH, which can donate a proton to form acetate ions (CH3COO-).
- 🧪 The concept of conjugate acid-base pairs is introduced, where an acid and its conjugate base are related by the gain or loss of a proton.
- 🧬 Amines are organic compounds derived from ammonia (NH3), where at least one hydrogen atom is replaced by a carbon chain.
- 🧬 Amines can act as bases because they have a nitrogen atom with a lone pair of electrons that can accept a proton (H+).
- 🌡 The term 'amphoteric' is used to describe species that can act as both acids and bases, such as water and amino acids like alanine.
- 📚 The script provides examples and exercises to help understand the concepts of acids, bases, and their reactions, emphasizing their importance in high school chemistry curricula.
Q & A
What is the definition of an acid according to the Brønsted-Lowry theory?
-An acid is a chemical species capable of donating one or more protons (H+ ions).
How is a base defined in the Brønsted-Lowry theory?
-A base is a chemical species capable of accepting one or more protons (H+ ions).
What is a conjugate acid-base pair?
-A conjugate acid-base pair consists of two species that transform into each other by gaining or losing a proton. The acid donates a proton, becoming its conjugate base, and the base accepts a proton, becoming its conjugate acid.
Can water act as both an acid and a base? How?
-Yes, water is an amphoteric substance, meaning it can act as both an acid and a base. In one reaction, water can donate a proton (acting as an acid), while in another, it can accept a proton (acting as a base).
What is a diacid, and can you give an example?
-A diacid is an acid that can donate two protons (H+ ions). An example is carbonic acid (H2CO3), which can lose one proton to form HCO3- and then lose a second proton to form CO3^2-.
How do you write the equation for an acid-base reaction?
-An acid-base reaction involves the exchange of protons between an acid and a base. It is written as: Acid1 + Base2 ⇌ Base1 + Acid2, where Acid1 and Base1 form one conjugate pair, and Base2 and Acid2 form the other.
What is the advantage of writing acid-base reactions compared to redox reactions?
-Acid-base reactions usually involve the exchange of a single proton, making them simpler to write compared to redox reactions, which often involve the transfer of multiple electrons.
What is an example of a simple acid-base reaction?
-One example is the reaction between hydrochloric acid (HCl) and ammonia (NH3), written as: HCl + NH3 ⇌ Cl^- + NH4^+.
What are amines, and how do they behave in acid-base reactions?
-Amines are organic compounds derived from ammonia (NH3) by replacing one or more hydrogen atoms with carbon chains. They act as bases because they can accept a proton (H+) due to the lone pair of electrons on the nitrogen atom.
What is the difference between a carboxylic acid and its conjugate base?
-A carboxylic acid contains the -COOH group and can donate a proton from this group. Its conjugate base is formed by the removal of this proton, resulting in a negatively charged ion, often written as -COO^-.
Outlines
🧪 Understanding Acid-Base Transformations
In this video, we dive into acid-base transformations, a key topic in terminale chemistry. Starting with Brønsted’s definition, an acid can donate one or more H+ ions, while a base can capture them. Acids and bases form conjugate pairs, and a reaction can go both ways, represented by a double arrow. Several examples of acid-base pairs, such as acetic acid and water, demonstrate how these reactions occur. Water, for instance, can act as both an acid and a base, making it amphoteric. This section also introduces the concept of diacids and how they can donate multiple H+ ions.
🔄 Acid-Base Reactions Simplified
This paragraph explains how to write acid-base reactions, emphasizing that these reactions involve the exchange of H+ ions between an acid and a base from different pairs. Compared to redox reactions, acid-base reactions are simpler as only one proton is usually exchanged. The paragraph highlights examples such as the reaction between HCl and NH3, demonstrating how acids react with bases but not with other acids or bases. It stresses the simplicity and clarity of writing acid-base reactions in comparison to the more complex redox reactions.
🧬 Properties of Carboxylic Acids and Amines
The focus here is on carboxylic acids and amines. Carboxylic acids, like ethanic acid, have the functional group COOH and can donate an H+ ion, forming an ethanoate ion. Amines, derived from ammonia (NH3), have one hydrogen replaced by a carbon chain. Amines are basic because they can accept H+ ions. The paragraph also introduces nomenclature rules for naming these molecules. For instance, counting the carbon atoms in a molecule helps name compounds like ethanamine and its ion form, ethanammonium.
🔬 Identifying Acid-Base Pairs in Reactions
In this section, we identify acid-base pairs in reactions. Using an example with aspirin in water, the video guides the identification of the conjugate acid-base pairs and how to determine whether water acts as an acid or base in the reaction. The lesson reminds us that the acid in a pair is the species with more H+ ions, which helps to correctly classify acids and bases.
🧑🔬 Exploring Pyridine and Alanine
This paragraph explores pyridine and alanine, focusing on their acid-base properties. Pyridine, an amine, is a base because it can accept H+ ions. The conjugate acid is created by adding an H+ to pyridine. In contrast, alanine is an amino acid with both a carboxylic acid and an amine group, making it amphoteric—it can act as both an acid and a base. The section provides a detailed explanation of the Lewis structures and how these molecules behave in acid-base reactions.
Mindmap
Keywords
💡Acid
💡Base
💡Conjugate Acid-Base Pair
💡Proton
💡Acetic Acid
💡Water
💡Carbonic Acid
💡Amine
💡Ammonium Ion
💡Acid-Base Reaction
💡Lewis Structure
Highlights
Introduction to acid-base transformations based on Brønsted theory, where acids donate H+ ions and bases accept them.
A simple rule to remember: an acid gives an H+ ion, while a base captures an H+ ion.
A proton (H+) is essentially a hydrogen atom that has lost its electron, consisting only of a single proton.
The acid-base reaction is reversible, and the acid and base are called conjugates, forming an acid-base pair.
Example of an acid-base pair: acetic acid (CH3COOH) and its conjugate base (CH3COO−) in a reversible reaction.
Water (H2O) can act both as an acid and a base, making it an amphoteric species. In one reaction, it acts as an acid, and in another as a base.
The concept of a diacid, such as carbonic acid (H2CO3), which can donate two H+ ions through two consecutive reactions.
Amphoteric species can act both as an acid and a base depending on the reaction, with examples like water and bicarbonate (HCO3−).
Acid-base reactions involve the exchange of H+ ions between the acid of one pair and the base of another.
Unlike oxidation-reduction reactions, which involve multiple electron exchanges, acid-base reactions typically exchange a single proton (H+).
A carboxylic acid contains the functional group –COOH and can donate a proton, forming a carboxylate ion (RCOO−).
Amines are organic compounds derived from ammonia (NH3) where one hydrogen is replaced by a carbon chain, making them bases as they can capture H+ ions.
The reaction of an amine with H+ forms a positively charged ammonium ion (RNH3+), which is its conjugate acid.
Amines, being basic, can accept a proton, while carboxylic acids are acidic and donate a proton, highlighting their opposite roles in acid-base chemistry.
An example of an acid-base reaction is aspirin in water, which forms its conjugate base and hydronium ion (H3O+), where water acts as a base.
Transcripts
dans cette vidéo nous allons voir un
gros morceau du programme de terminale
les transformations acides base
commençons par définir ce qu'est un
acide selon Brunstad un acide est une
espèce chimique capable de céder un ou
plusieurs H+ donc incapable de donner
des
à l'inverse une base est une espèce
chimique capable de capter un ou
plusieurs
ions H+ on va retenir que un acide sed
un acide sed quoi un H+ et une base CAP
ou une base cap c'est un peu plus
difficile à retenir mais un acide ça
c'est facile à retenir du coup la base
c'est l'autre
remarque un lion H+ et aussi appelé un
proton car en fait c'est un atome
d'hydrogène ici à droite nous avons un
atome d'hydrogène c'est un proton plus
un électron mais un voyage plus
qu'est-ce que c'est c'est un atome
d'hydrogène qui a perdu un électron
quand anatomyogène perd un électron il
reste quoi un proton
alors la demi équation de réaction
s'écrit acide double flèche base plus H+
on met une double flèche parce que la
réaction peut aller dans les deux sens
on dit que l'acide est la base sont
conjugués ils forment un couple acide
base en première vous avez vu les
réactions d'oxydoration il y avait un
couple oxydant réducteur et bien ici on
a un couple acide base avec toujours
l'acide en premier et la base en
deuxième d'accord donc ici on peut
écrire sous la forme aah double flèche à
moins plus H+ l'acide va donner un H+ à
qui à la base voilà et donc le couple
acide base on peut souvent l'écrire sous
la forme ah moins d'accord la plupart du
temps on peut l'écrire comme ça mais pas
toujours
on va voir quelques exemples de couple
acide base commençons par l'acide
acétique celui que l'on trouve dans le
vinaigre CH3
ch3co au moins donc on sait que à gauche
c'est l'acide à droite c'est la base ok
on écrit l'équation de réaction ça nous
fait ch3c oh double flèche ch3c au moins
plus H+ tout simplement voilà l'eau peut
faire partie d'un couple acide base
alors H2O Ho - dans ces cas-là H2O est
l'acide et h- et la base et voilà
l'équation de réaction H2O double flèche
h au moins plus H+ mais l'eau peut aussi
se trouver dans un autre couple le
couple H3 au plus H2O dans ces cas là
l'eau est la base et ouais c'était
l'acide dans le premier couple et à base
dans le deuxième couple et l'équation
s'écrit H3O+ double flèche H2O + H+
l'eau on voit qu'elle est parfois acide
parfois base une espèce qui est parfois
basique parfois base on appelle ça une
espèce en fautaire voilà donc l'eau est
une espèce en fautaire ce n'est pas une
insulte mais l'eau est en fautaire c'est
comme ça
l'acide carbonique l'acide carbonique
c'est h2co3 il intervient dans le coupe
h2co3 HCO3 - dans ces cas-là l'acide il
est toujours en premier la base est
toujours en deuxième pas de problème et
on va écrire l'équation ça sera h2C au
3W flèche HCO3 - plus H+ on dit que la
site carbonique est un diacide on voit
qu'il y a h de CO3 donc il y a 2 h cette
acide peut donner deux h on voit que
dans le premier couple il a déjà donné
un H pour former HCO3 - Eh ben HCO3 - à
son tour va donner un H pour former CO3
de - et donc du coup HCO3 - il devient
l'acide d'un deuxième couple et il donne
le deuxième h et équation HCO3 - double
flèche CO3 de moins plus H+ et on se
rend compte que HCO3 - Il est base dans
le premier couple acide dans le deuxième
et ça on a vu que ça s'appelait une
espèce en fautaire
maintenant voir comment écrire une
équation de réaction acide-base
c'est-à-dire la réaction entre un acide
et une base une réaction acide base
c'est un échange d'ion H+ tout
simplement entre l'acide d'un couple
qu'on va écrire acide 1 base 1 et la
base d'un autre couple acide 2 base 2
sous la forme acide 1 + base 2 double
flèche base 1 + acide alors l'avantage
des réactions acides bases par rapport à
l'oxyde de réduction que vous avez vu en
première c'est que la plupart du temps
il y a un seul proton échangé et du coup
ça va nous simplifier énormément
l'écriture de la réaction acide base
parce que dans les réactions
d'oxydoration il y avait parfois
plusieurs électrons échangés et donc du
coup il fallait s'arranger pour qu'il y
ait le même nombre d'électrons échangés
dans les deux demi-équations là ça va
pas être le cas donc ça sera quand même
beaucoup plus simple un acide réagit
avec une base une base réagit avec un
acide un acide peut pas agir avec un
acide et une base peut pas réagir avec
une autre base c'est la base exemple le
couple HTL cl moins et le couple 2 NH4
plus NH3 dans ces cas-là l'acide a va
réagir avec la base 2 on peut l'écrire
HCl plus NH3 et de l'autre côté de la
double flèche on va écrire simplement cl
moins plus NH4 plus tout simplement
ensuite si on prend ces deux couples là
H2S HS moins et h3+h2o dans ces cas-là
l'acide a réagit avec la base 2 et ça
nous fait H2S plus H2O donne HS moins
plus H3O+ voilà tout simplement donc
c'est quand même plus facile à écrire
que les réactions d'oxydoréduction
alors dans cette partie nous allons voir
ce que sont les acides vous l'avez déjà
vu en première donc ça devrait aller et
par contre ce que sont les amines ça
c'est nouveau et on va voir leur
propriété acide-base forcément alors un
site carboxylique vous le savez depuis
la première ça possède une terminaison
COOH qui se représente comme ça avec une
double liaison Co et un oh sur le même
carbone tout simplement donc on entoure
voilà le COH voilà à quoi il ressemble
si on écrit la formule de Lewis on
rajoute des doublets non liants il y a
que l'oxygène qui a des doubles non
liant ici et il en a deux donc voilà ce
que ça donne tout simplement
on va donner le nom de cette acide
carboxylique alors on regarde dans le
tableau on voit qu'il y a deux carbone
de carbone c'est Ethan donc on écrit que
c'est ça correspond au à l'alcane Ethan
c'est un acide donc c'est l'acide Ethan
et un acide on rajoute le suffixe IC
donc c'est la cible ethanique tout
simplement et sa formule CH3
dans ces cas là on met toujours en
valeur le COH pour montrer que c'est un
acide carboxylique on pourrait écrire
ces deux h4o2 mais on verrait pas dans
la formule brute que c'est un acide
carboxylique donc c'est un peu dommage
là on l'écrivant comme ça on voit
directement que c'est un acide
carboxylique c'est plus pratique c'est
un acide donc il cède un H+ kh+ il va
céder et bien celui que j'ai entouré en
vert ici c'est ce H+ là qui va partir
pour former Lyon qu'on va appeler
ethanoate Lyon est à droite le voici
donc au niveau du oh on enlève le h on
rajoute un double et non Léon et on
rajoute le moins et ça c'est lion est à
droite et de formule ch3co au moins donc
voilà comment on a le lien entre l'acide
et l'ion qui aura une terminaison what
maintenant que sont les amines les amis
ce sont des composés organiques dérivés
de l'ammoniac l'ammoniac c'est un
composé chimique de symboles NH3 qui
ressemble à ça NH3 pour que ce soit une
amine il faut que y ait un des H qui
soit remplacé par une chaîne carbonée
c'est à dire des carbone et des haches
donc par exemple ça c'est une amine voit
qu'on a des carbone et DH accrochés à un
côté de la zone et voilà donc c'est une
amine
le schéma de Lewis ça donne ça il y a
que l'azote qui a des doubler non liant
et l'azote non Aquin donc voilà à quoi
ça ressemble tout simplement et on va
regarder si les amis sont des acides ou
des bases si on lui présente un h+1 H+
en schéma de Lewis voilà à quoi ça
ressemble c'est un h avec une case vide
sur le côté et la case vide elle peut
recevoir quoi elle peut recevoir un
doubler nos liens donc du coup on voit
que ici notre amine est capable d'aller
capter un H+ donc si elle capte un S
plus ça veut dire que les amis sont des
bases étant donné que une substance
chimique qui est capable de capter un H+
c'est une base voilà ça c'est la base
alors maintenant comment s'appelle cette
molécule parce que les acides
carboxylique vous avez vu comment les
nommer l'année dernière mais pas les
amis alors vous allez voir c'est pas
très difficile on compte le nombre de
carbone et on a deux c'est toujours
Ethan et comme c'est une amine et ben ce
sera tout simplement Ethan amine tout
simplement bon la mine qui est à l'écran
ici c'est une admin très très facile
mais bon le principe tu seras toujours
le même et surtout la façon de faire
sera donné dans les exercices donc vous
inquiétez pas avec ça
donc les amis peuvent capter des H+ ce
sont donc des bases on va retenir ça
donc une amine voilà à quoi ça ressemble
on a dit que ça c'était l'État namine et
c'est une base c'est à dire que si on
veut retrouver l'acide associé va
falloir rajouter un H+ au niveau du N
voilà quoi ressemble la cible c'est un
ion il est positif parce que au départ
la molécule était neutre elle cable un
H+ donc elle va devenir positive et donc
c'est un ion qu'on va appeler ion Ethan
ammonium ouais c'est un peu compliqué
mais c'est comme ça Ethan ammonium c'est
comme ça qu'on va appeler les ions
associées aux amines on va écrire les
formules brutes donc ces deux h5nh3 plus
et c'est de H5 NH2 on met en valeur le
fait qu'il y a un NH2 comme ça ça aide à
savoir qu'il y a une fonction amine à
l'intérieur de cette molécule voilà
et on va finir par quelques petits
exercices alors en mettant de l'aspirine
dans l'eau la réaction suivante se
produit c'est 9h84 + H2O double flèche
C9
h7o4 - + H3 ou plus
identifier les deux couples acides bases
impliqués précisez si l'eau joue le rôle
dans l'acide ou d'une base vous pouvez
faire pause et ensuite on corrige
alors voilà le premier couple c'est
9h84/c9h7o4- commencer lequel est
l'acide lequel est la base l'acide a
plus de H que la base donc ça c'est
facile à retenir donc du coup c'est 9h8
on voit qu'il y a 8 h c'est 9 h 7 il y
en a que 7 donc l'acide c'est 9h84 et
l'autre c'est la base tout simplement
deuxième couple et ben c'est un couple
dans lequel il y a de l'eau comme C9
h8o4 c'est un acide du coup l'eau joue
le rôle de base et donc l'eau est en
forme de base et le H3+ et donc l'acide
voilà les deux couples l'acide c'est
celui qui a le plus de H ça je vous le
rappelle c'est hyper important si vous
savez pas vous avez un couple acide base
vous savez pas l'acide dans un couple
acide bas c'est toujours le premier et
c'est celui qui a le plus de H et on
voit que donc ici l'eau c'est
effectivement une base
exercice 2 la pireidine donc vous avez
une représentation en 3D en bas
représenter le schéma de Lewis de la
pierre et Jean préciser si la pyrénie
joue le rôle d'acide ou de base
représenter le schéma de Lewis de
l'acide ou la base conjuguée et écrire
le couple acide base de la pyridine vous
pouvez faire pause
alors le schéma de Lewis de la pyridine
on y va on a donc les billes gris ce
sont des carbone on en a 5 la Bible
c'est un azote on en a un et on a des
hydrogènes qui sont les billes blanches
on n'oublie pas les double liaisons et
voilà ce que ça donne ça c'est pas le
schéma de Lewis un schéma de Lewis il
faut les doubler non lire les hydrogènes
n'ont pas les carbone non plus donc il
n'y a que l'azote N qui a des doublé non
combien on a la zone il en a un donc
voilà ce que ça donne pour le schéma de
Lewis est-ce que c'est un acide ou une
base et ben on voit que l'azote a un
double énoncé
peut capter un H+ donc si la pyrénine
est capable de capter un H+ ça veut dire
que c'est une base mais de toute façon
on avait repéré que c'était une amine et
donc du coup une amine c'est une base
c'est qu'on a de l'azote c'est une base
ça il faut retenir ça azote base voilà
je sais pas comment le retire mais il
faut le retenir
représenter le schéma de Lewis de
l'acide ou de la base conjuguée donc on
a dit que c'était une base donc il faut
trouver l'acide conjugué donc voilà
notre acide conjugué c'est la même chose
que ce qu'on avait au début on rajoute
le h et le plus sur le N et voilà la
cible conjuguée en omnium à la fin
écrire le couple acide base de la
pyridine et ben c'est
5h5n+h ça c'est un lion à gauche et à
droite ça va faire ces cinq h5n tout
simplement voilà le couple acide-base
exercice 3 lalanine est un acide aminé
déterminé le schéma de Lewis de
l'alanine déterminer le groupe
caractéristique de l'anime et justifier
le caractère en fautaire de la mine vous
pouvez faire pause
alors déterminer le schéma Louise de la
mine on y va donc on reprend toutes les
billes et on les met proprement voilà ce
que ça donne donc on a deux billes
rouges des oxygène les trois billes
noires sont des carbone la Bible c'est
un azote et les billes blanches ce sont
des hydrogènes voilà ce que ça donne on
veut un schéma de Lewis donc on rajoute
les doublets non liants il y en a sur
deux sur chaque oxygène et 1 sur la zone
voilà ce que ça donne
identifier les groupes caractéristiques
de la laine et bien on a un côté acide
carboxylique de ce côté là voilà c'est
oh et l'autre côté on a une amine et
ouais on a les deux sur la même molécule
c'est comme ça mais regardez comment
elle s'appelle cette molécule on dit que
la laine est un acide aminé par un acide
aminé qu'est-ce que c'est c'est pas un
acide pour les chats ça n'a rien à voir
en acide aminés c'est un acide qui a une
fonction amine aussi donc voilà un acide
aminé c'est une molécule qui a un côté
acide carboxylique et un côté amine tout
simplement alors maintenant que l'on
sait tout ça on va justifier le
caractère en fautaire de la lannine
alors bah en fautaire ça veut dire quoi
en fautaire ça veut dire que il y a un
côté acide et un côté le côté acide
voilà c'est le côté acide carboxylique
et le côté ben le côté base pardon c'est
la mine puis on sait que la mine est une
base parce que le doublet non liant de
l'azote va venir capter un H+ donc c'est
une espèce en fautaire effectivement et
à la fois acide et base
donc on n'oublie pas les acides c'est la
base cette leçon est hyper importante
pour le programme de terminale donc il
faut vraiment maîtriser ça sur le bout
des doigts moi je vous dis à bientôt
vers la chimie et au-delà
[Musique]
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