Bronsted Lowry Theory of Acids and Bases

La théorie acide-base de Brønsted-Lowry (ou théorie de Bronsted Lowry) identifie acides forts et faibles et les bases selon que l'espèce accepte ou donne protons ou H⁺. Selon la théorie, un acide et une base réagissent l'un avec l'autre, provoquant la formation de l'acide base conjuguée et la base pour former son acide conjugué en échangeant un proton. La théorie a été proposée indépendamment par Johannes Nicolaus Brønsted et Thomas Martin Lowry en 1923.

En substance, la théorie acide-base de Brønsted-Lowry est une forme générale de la théorie d'Arrhenius d'acides et de bases. Selon la théorie d'Arrhenius, un acide d'Arrhenius est celui qui peut augmenter l'ion hydrogène (H⁺) concentration en solution aqueuse, alors qu'une base d'Arrhenius est une espèce qui peut augmenter l'ion hydroxyde (OH^-) concentration dans l'eau. La théorie d'Arrhenius est limitée car elle identifie uniquement les réactions acide-base dans l'eau. La théorie de Bronsted-Lowry est une définition plus inclusive, capable de décrire le comportement acide-base dans un plus large éventail de conditions. Quel que soit le solvant, une réaction acide-base de Bronsted-Lowry se produit chaque fois qu'un proton est transféré d'un réactif à l'autre.

Points clés: théorie de Brønsted-Lowry acide-base

• Un acide de Bronsted-Lowry est une espèce chimique capable de donner un cation proton ou hydrogène.
• Une base de Bronsted-Lowry est une espèce chimique capable d'accepter un proton. En d'autres termes, c'est une espèce qui a un paire d'électrons isolés disponible pour se lier à H⁺.
• Après qu'un acide de Bronsted-Lowry ait donné un proton, il forme sa base conjuguée. L'acide conjugué d'une base de Bronsted-Lowry se forme une fois qu'il accepte un proton. La paire acide-base conjuguée a la même formule moléculaire que la paire acide-base d'origine, sauf que l'acide a encore un H⁺ par rapport à la base conjuguée.
• Les acides et bases forts sont définis comme des composés qui s'ionisent complètement dans l'eau ou une solution aqueuse. Les acides et les bases faibles ne se dissocient que partiellement.
• Selon cette théorie, l'eau est amphotère et peut agir à la fois comme un acide de Bronsted-Lowry et une base de Bronsted-Lowry.

Contrairement à l'acide et aux bases d'Arrhenius, les paires acides-bases de Bronsted-Lowry peuvent se former sans réaction en solution aqueuse. Par exemple, l'ammoniac et le chlorure d'hydrogène peuvent réagir pour former du chlorure d'ammonium solide selon la réaction suivante:

NH₃(g) + HCl (g) → NH₄Cl (s)

Dans cette réaction, l'acide de Bronsted-Lowry est HCl car il donne un hydrogène (proton) à NH₃, la base de Bronsted-Lowry. Parce que la réaction ne se produit pas dans l'eau et qu'aucun des réactifs ne s'est formé H⁺ ou OH^-, ce ne serait pas une réaction acide-base selon la définition d'Arrhenius.

Pour la réaction entre l'acide chlorhydrique et l'eau, il est facile d'identifier les paires acide-base conjuguées:

HCl (aq) + H₂O (l) → H₃O⁺ + Cl^-(aq)

L'acide chlorhydrique est le Acide Bronsted-Lowry, tandis que l'eau est la base de Bronsted-Lowry. La base conjuguée de l'acide chlorhydrique est l'ion chlorure, tandis que l'acide conjugué de l'eau est l'ion hydronium.

Lorsqu'on lui demande d'identifier si une réaction chimique implique des acides ou des bases fortes ou des acides faibles, cela aide à regarder la flèche entre les réactifs et les produits. Un acide ou une base forte se dissocie complètement en ses ions, ne laissant aucun ion non dissocié une fois la réaction terminée. La flèche pointe généralement de gauche à droite.

D'un autre côté, les acides et les bases faibles ne se dissocient pas complètement, de sorte que la flèche de réaction pointe à gauche et à droite. Cela indique qu'un équilibre dynamique est établi dans lequel l'acide ou la base faible et sa forme dissociée restent tous deux présents dans la solution.

Un exemple si la dissociation de l'acide acétique acide faible pour former des ions hydronium et des ions acétate dans l'eau:

CH₃COOH (aq) + H₂O (l) ⇌ H₃O⁺(aq) + CH₃ROUCOULER^-(aq)

Dans la pratique, on pourrait vous demander d'écrire une réaction plutôt que de vous la donner. C'est une bonne idée de se souvenir du court liste des acides forts et bases solides. Les autres espèces capables de transfert de protons sont les acides et les bases faibles.

Certains composés peuvent agir soit comme un acide faible soit comme une base faible, selon la situation. Un exemple est l'hydrogénophosphate, HPO₄^2-, qui peut agir comme un acide ou une base dans l'eau. Lorsque différentes réactions sont possibles, les constantes d'équilibre et le pH sont utilisés pour déterminer la manière dont la réaction se déroulera.