Les acides sont des composés chimiques qui sont capables de donner un proton (H⁺). Les acides ont un goût aigre, font virer le tournesol violet au rouge (colorant rose des lichens) et réagissent en général avec les métaux en produisant de l'hydrogène. Les acides réagissent avec les carbonates (CaCO₃) pour produire du CO₂, un sel et de l'eau. Les acides sont des substances électrolytiques en solution aqueuse c'est à dire qu'ils laissent passer le courant, vous l'avez probablement constaté pendant un laboratoire. Les formules moléculaires des acides commencent par l'hydrogène (H ou H₂ , exception l'eau). Il existe deux principales catégories d'acides : les acides organiques, qui contiennent du carbone, comme l'acide acétique (HCH₃COO), et les acides minéraux, tels que l'acide chlorhydrique (HCl) ou l'acide sulfurique (H₂SO₄).

Les bases sont des composés chimiques qui sont capables d'accepter un proton. Les bases ont un goût amer, elles font virer le tournesol violet au bleu. Les bases ne réagissent pas avec les métaux. Les bases sont des solutions électrolytiques en solution aqueuse. Les formules moléculaires des bases se terminent par le radical hydroxyde (OH^-).

Réaction de neutralisation

Lorsque des solutions aqueuses d'un acide et d'une base sont mélangées, il se produit une réaction de neutralisation. Cette réaction est extrêmement rapide : il se forme de l'eau et un sel. Par exemple, l'acide sulfurique et l'hydroxyde de sodium NaOH réagissent selon l'équation équilibrée suivante :

H₂SO₄ + 2NaOH ----> 2H₂O+ Na₂SO₄

Il se forme de l'eau et un sel le sulfate de sodium.

Quelques acides et bases à connaître.

Il y a trois principales théories sur les acides et les bases:

La compréhension actuelle du comportement des acides et des bases trouve son origine en 1834, lorsque le physicien britannique Michael Faraday découvrit que les acides, les bases et les sels sont des électrolytes : lorsqu'ils sont dissous dans l'eau, ces composés forment des particules chargées, les ions, et la solution peut alors conduire l'électricité. En 1884, le chimiste suédois Svante Arrhenius, et plus tard le chimiste allemand Wilhelm Ostwald, proposèrent une définition de l'acide : c'est un composé contenant de l'hydrogène qui, dissout dans l'eau, libère des ions hydrogènes, ou protons. La concentration des protons dans la solution obtenue est alors supérieure à la concentration des protons dans l'eau pure. De la même façon, Arrhenius indiqua qu'une base est un composé qui, dissout dans l'eau, conduit à un excès d'ions hydroxydes OH^-. La réaction de neutralisation devient alors :

H⁺+ OH^-----> H₂O

Des critiques furent formulées à l'encontre de la théorie d'Arrhénius-Ostwald. Tout d'abord, les acides ne se limitent pas aux composés contenant de l'hydrogène et les bases ne contiennent pas toutes le groupement hydroxyde. De plus, la théorie ne s'appliquait qu'aux solutions aqueuses, alors que de nombreuses réactions acido-basiques s'effectuent en absence d'eau.

Une théorie plus satisfaisante fut proposée en 1923 par le chimiste danois Johannes Brønsted, et indépendamment par le chimiste britannique Thomas Lowry. Leur théorie stipule qu'un acide est un donneur de proton (l'ion hydrogène H⁺) et qu'une base est un accepteur de proton. D'après cette théorie, un acide contient toujours de l'hydrogène.

La définition de Brønsted-Lowry explique également pourquoi un acide réagit avec une base. En termes d'équation chimique, la réaction directe d'un acide (1) avec une base (2), à savoir:

Acide (1) + Base (2)----> Acide (2) + Base (1)

correspond à un transfert de proton de l'acide (1) vers la base (2). En perdant un proton, l'acide (1) produit sa base conjuguée, la base (1). En gagnant un proton, la base (2) se transforme en son acide conjugué, l'acide (2). Ainsi, le couple acide (1)/base (1) est ce que l'on appelle un couple acido-basique. L'équation précédente est en fait un équilibre qui peut être déplacé vers la gauche ou vers la droite selon les conditions. Lorsque l'on a deux couples acido-basiques en présence, la réaction se produit toujours entre l'acide le plus fort et la base la plus forte. Par exemple, HCl est un acide fort dans l'eau, car il se dissocie totalement en milieu aqueux pour donner des ions hydronium, selon :

HCl + H₂O---> H₃O⁺ + Cl^-

Ensuite, les ions hydronium (H₃O⁺) réagissent avec l'eau. Les ions Cl^- sont des ions spectateurs : ils ne réagissent pas dans une réaction acido-basique.

L'acide fluorhydrique, HF, est un acide faible dans l'eau, car il ne donne pas facilement son proton à l'eau :

HF+ H₂O----> H₃O⁺+ F^-

Cet équilibre est déplacé principalement vers la gauche, car H₂O est une base plus faible que F- et HF est un acide plus faible (dans l'eau) que H₃O⁺. La théorie de Brønsted-Lowry explique aussi pourquoi l'eau a un comportement amphotère, c'est-à-dire soit acide, soit basique selon les conditions.

Le chimiste américain Gilbert Lewis a proposé une autre définition des acides et des bases, définition plus générale, car les acides ne se limitent pas aux donneurs de proton. D'après Lewis, les acides sont des accepteurs de doublets électroniques et les bases des donneurs de doublets électroniques. Cette théorie présente également l'avantage d'être valable dans des solvants autres que l'eau, et de ne pas nécessiter la formation d'un sel ou de couples acido-basiques conjugués.