Acide qui n'est pas en solution

[Oxbow-]

Hello,
Je me demandais juste un truc : jusqu'à maintenant dans 100% des cas j'ai vu des acides en solutions aqueuses. Au final c'est les H3O+ qui sont les vrais acides dans une solution HCl et H2SO4, ce n'est jamais H2SO4 qui attaque "directement" vu qu'il est complètement dissocié dans l'eau.
D'où me vient 3 questions :

1) L'eau finit-elle par se saturer en H3O+ à un moment ? Que se passe-t-il si la quantité d'acide fort dépasse la capacité de l'eau à capter des protons ? Finit-on par avoir une solution saturée en H3O+ et des H2SO4 qui n'ont pas pu se dissocier par manque d'eau ?

2) Au final pourquoi une solution d'un acide fort peut être plus forte qu'une solution d'un autre acide fort ? C'est illogique ! Si ils donnent tous leurs H+ pour chacun faire des H3O+ au final c'est H3O+ l'acide, sa provenance on ne s'en préoccupe pas? Donc si au final des solutions d'acides forts c'est des solutions de H3O+ c'est sensé être égal !?

3) une solution d'acide à 100% sans eau... Est-elle aussi acide ? Autant ? Plus ?
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[moco]

C'est plus compliqué. car H3O+ n'existe pas tel quel.
En réalité dans une solution acide, les protons ne se bornent pas à former H₃O+. Mais ils forment des ions plus gros et H⁺ commence par fixer 2 molécules d'eau en attirant 2 atomes O de 2 H₂O, l'un à gauche et l'autre à droite. Puis chaque H de ces deux molécules attire est accroche une molécule d'eau. Cela fait au minimum un ion H₁₃O₆⁺. Et il semble que souvent, il se croche encore davantage de molécule d'eau sur ce premier édifice. Si on dilue de l'acide 0.001 M, l'opération est encore légèrement exothermique. Cela prouve que dans ces solutions diluées, il est encore possible de créer des liaisons entre l'eau ajoutée et les ions présents
D'autre part, dans une solution modérément concentrée d'acide, il n'y a plus d'eau libre entre ces ions. C'est même assez facile à prouver.

Quand on considère le changement de propriétés entre l'eau pure et l'acide pur, on constate que le point de fusion par exemple varie comme si il existait des espèces définies H₂SO₄·H₂O, ou H₂SO₄·2H₂O.

[jeanne08]

Dans beaucoup de cas ce que l'on désigne par solution aqueuse est une solution diluée avec donc beaucoup d'eau ( solvant ) par rapport à ce que l'on met dedans. Lorsque l'on met un acide fort dans beaucoup d'eau il est intégralement transformé en H3O+ et un anion spectateur donc , à la même concentration , on ne peut pas dire qu'une solution est plus forte que l'autre. Mais ...
HCl et HNO3 sont des acides forts dans l'eau : on ne peut donc rien dire sur leur force intrinsèque respective ( ils sont inclassables , on dit que les acides forts sont nivelés par l'eau ). pourtant il n'y a pas de raison pour que ces deux acides cèdent leur proton ( à une base) de la même façon ... mais on ne voit pas de différence dans l'eau . On peut voir des différences de comportement lorsqu'on va étudier ces acides dans d'autres solvants que l'eau et on arrivera ainsi à classer ces deux acides.

[Oxbow-]

Merci beaucoup à vous moco et jeanne!
@Moco :
Merci pour ces explications ! Donc expliquer que cela forme des ions H3O+ c'est une forme de simplification, en réalité ces H3O+ se lient entre eux. Mais au final on compte en nombre de moles de [H+], et que ce soit des [H+], des [H3O+] ou des "polymères" de [H3O+] c'est le nombre de H+ qui importe et ne change pas les calculs si je comprends bien.

Si on dilue de l'acide 0.001 M, l'opération est encore légèrement exothermique. Cela prouve que dans ces solutions diluées, il est encore possible de créer des liaisons entre l'eau ajoutée et les ions présents

Oui à première vue on a envie de se dire, si tu parles ici d'un acide fort, que "tout l'acide s'est dissocié et que donc rajouter de l'eau ne peut pas faire de réaction supplémentaire" or c'est exothermique. Cela signifie donc que toute l'eau, même avec une si faible concentration, réagit d'une certaine manière avec l'acide fort ? C'est étrange. Car si cette faible quantité d'acide fort n'avait réagit qu'avec une petite quantité d'eau délaissant ainsi beaucoup d'eau qui n'a pas réagi, en rajouter ne changerait rien, ou en tout cas déplacer des H+ de ferait pas de réaction exothermique. Un ΔH° négatif signifie de nouvelles liaisons formées, et donc entre l'acide et l'eau..?

Seulement le problème c'est que en théorie une si faible concentration protone 0.001 mole d'eau par litre et que dans ce litre n'apparaît que 0.001 mole de ions pour 0.05 moles d'eau.(50 fois plus)

D'autre part, dans une solution modérément concentrée d'acide, il n'y a plus d'eau libre entre ces ions. C'est même assez facile à prouver.

Donc ici dans une solution modérée d'acide, ces ions réagissent avec toute l'eau ? Tu parles d'une solution relativement pas mal concentrée en acide fort donc ? Et qu'en est-il de l'eau libre dans une solution 0.001 M ?

Si je comprends bien ton propos, tu veux dire que peu d'acide a un impacte sur énormément de molécules d'eau.

@jeanne08 : Merci ! Mais j'avais compris qu'une solution de 1M d'HCl et 1M HNO3 avaient des forces différentes ? Oui biensûr on peut comparer un acide fort dans d'autres solvants, c'est ainsi que l'on fait pour calculer des pkA négatifs. Mais il m'avait bien entendu en cours que les acides forts, même dans l'eau, ne se valaient pas tous à même concentrations ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[moco]

Non. Il ne se forme pas de polymères de H3O, comme tu le dis. C'est c'est toujours un et un seul H+ qui croche autour celui un nombre variable et parfois élevé de molécules d'eau. Pour simplifier, on dit dans les cours, qu'il se forme H3O+ dans les solutions acides, donc que chaque H+ n'attire qu'une seule molécule d'eau. Mais dans la réalité, chaque ion H+ est lié à un nombre élevé de molécules d'eau.