Le pH : pourquoi les ions H3O+ et pourquoi toute les espèces hydrogénées ne sont pas acides

[robertneville]

Bonjour à tous .

Alors je suis en 1ère année de médecine mais il y a des choses que je me suis souvent demandé concernant le pH.
Pourquoi est ce qu'il est défini en fonction de la concentration (ou activité pour les puristes) des ions H3O+ ? En fait ils font quoi dans une solution de spécial qu'un autre élément ou une autre molécule ne peut pas faire ?

Et si un acide est une espèce capable de donner un proton H+ pourquoi toute molécule avec au moins un H dans sa composition n'est pas un acide ? Il n'y a pas de liaison incassable je suppose.

Merci !!!!
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[moco]

Les ions H+ ou H3O+ ont ceci de particulier qu'ils attaquent et détruisent beaucoup de substances. Ils attaquent et détruisent les métaux comme le fer, le zinc, le magnésium, l'aluminium. Ils attaquent et détruisent aussi les carbonates, et l'un des carbonates les plus importants est le carbonate de calcium, qui forme le calcaire. Et le calcaire est l'une des matières pierreuses les plus fréquentes sur Terre. Plus une eau est acide, plus elle contient de ions H+, et plus elle cause de ravages dans l'environnement. La teneur en ion H+ est peut-être le facteur le plus important dans la gestion des eaux sur la Terre. En médecine aussi, c'est un facteur important. Les liquides biologiques, comme le plasma sanguin, ne supportent ni trop ni trop peu d'ions H+.

Ceci dit, on pourrait penser que toute substance contenant des atomes H est un acide. Eh bien non. Pour qu'une substance hydrogénée soit un acide, il faut que l'atome H soit lié à un atome très électronégatif, comme l'oxygène O ou le chlore Cl. Si l'atome H est lié à un atome de carbone par exemple, il ne forme jamais un acide. C'est un résultat expérimental. Et encore, il y a des substances où H est lié à O qui ne sont pas vraiment des acides, comme l'eau. Il faut bien reconnaître que c'est l'expérience qui prévaut, pour dire si une substance est un acide ou pas.

[robertneville]

Merci beaucoup pour cette réponse détaillée . J'aurai aussi une question sur les solutions tampon s'il vous plaît.
Considérons une solution aqueuse dans laquelle il y a un couple acide base et où le pH de la solution est proche ou égal au pKa du dit couple. Alors on aura [base]=[acide]. En quoi cela fait que la solution devienne tampon concrètement ?

[Sephiroth300]

Si l'atome H est lié à un atome de carbone par exemple, il ne forme jamais un acide. C'est un résultat expérimental.

Je n'irai pas jusqu'à dire jamais. Des composés tels que le nitroforme ou l'acide fulminique sont des acides relativement forts pour lesquels ce sont des liaisons C-H qui sont en jeu. Mais il est vrai qu'on peut les compter sur les doigts de la main

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Mais oui, Sephiroth. Bien sûr ! Mais n'oublie pas que Robertneville est en 1ère année de médecine. Il faut savoir adapter sa réponse au niveau du demandeur !

Je réponds à Robertneville. Essaie de faire un petit calcul. Prends 1 litre d'une solution d'un acide faible comme l'acide acétique (de concentration arbitraire, mais peut-être égale à 0.1 M) et ajoute assez d'acétate de sodium (donc d'ion acétate) pour le le pH soit égal au pKa, donc 4.75. La concentration en acide et en ion acétate est la même, donc 0.1 M. Imagine maintenant une autre solution faite avec de l'acide chlorhydrique HCl, de façon que son pH soit aussi 4.75. La concentration en acide sera 10^-4.75 = 1.8 10^-5 M. C'est une concentration extrêmement faible.

Imagine ensuite qu'on ajoute 0.01 mol d'acide HCl dans les deux solutions. Dans la première solution, cette addition consommera 0.01 mole d'ion acétate pour former 0.01 mole supplémentaire d'acide acétique. Les concentrations seront : [CH3COOH] = 0.11 M, et [CH3COO-] = 0.09. Pour calculer le pH, tu poses que :
K = 1.8 10^-5 = [H⁺]·0.09/0.11. Tu tires que [H+] = (11/9)·1.8 10^-5 = 2.2 10^-5. Donc pH = 4.65
Résultat. Le pH a passé de 4.75 à 4.65 par l'addition d'0.01 mole d'acide fort. C'est presque insignifiant.

Par contre, dans la 2ème solution, l'addition de 0.01 mole d'acide fait passer la concentration en H⁺ de 1.8 10^-5 à 0.01 + 1.8 10-5 = 0.010018. Le pH final est alors de 1.999. C'est un changement important. Le pH a passé de 4.75 à 1.999.

[robertneville]

Magnifique démonstration . Merci beaucoup moco. J'ai compris.