Chapitre 5 Acides et Bases PDF

Chapitre 5 Acides et Bases Lectures associées : Vollhardt : pages 56-67 Clayden : pages 163-181 CHM 1301 Automne 2024 Prof. Samy Cecioni...

Chapitre 5 Acides et Bases Lectures associées : Vollhardt : pages 56-67 Clayden : pages 163-181 CHM 1301 Automne 2024 Prof. Samy Cecioni B-3025 (MIL) [email protected] 1  Acides et Bases Un acide est une espèce qui a tendance à donner un proton Une base est une espèce qui a tendance à accepter un proton Le chlorure d’hydrogène (HCl) gazeux pur : la dissociation de HCl gazeux ne se produit pas! L’acide chlorhydrique, c’est-à-dire une solution de chlorure d’hydrogène (HCl) dans l’eau, est par contre un acide fort. L’eau joue le rôle de base qui accepte le proton. Préférable à: Le proton isolé « H+ » est trop instable pour qu’on puisse le rencontrer dans des conditions normales. Une espèce chargée + doit TOUJOURS être accompagnée d’un anion. 2  Équilibre acido-basique HCl transfert presque complètement son proton à l’eau et c’est pourquoi, on a utilisé une flèche pleine: La plupart des réactions entre des acides et des bases sont cependant des équilibres : À chaque base correspond un acide conjugué, et à chaque acide correspond une base conjuguée. 3  Échelle des pH Le pH est une mesure de la concentration de H3O+ sur une échelle logarithmique: il dépend de la nature de l’acide et de sa concentration. À pH 7, l’eau est presqu’entièrement constituée de H2O. À pH 0, l’H2O et H3O+ sont en concentration à peu près égales. À pH 14, l’H2O et HO- sont en concentration à peu près égales. pH 0 pH 7 pH 14 Addition d’acide, Addition de base, [H2O] = [H3O+] H2O [H2O] = [HO-] le pH diminue le pH augmente Faiblement acide Neutre Faiblement basique Fortement Fortement acide basique 4  Échelle des pKa Le pKa est le pH auquel un acide et sa base conjuguée sont présents à la même concentration. Le pKa correspond à l’inverse du log de la constante de l’équilibre de dissociation de l’acide. ✓ Plus le pKa est petit, plus la constante d’équilibre (Ka) est grande et plus l’acide est fort. ✓ Plus le pKa est grand, plus la constante d’équilibre (Ka) est petite et plus l’acide est faible. Par rapport à l’eau, HCl est un acide fort et l’acide acétique (CH3CO2H) est un acide faible. 5  Vrai ou Faux A. est l’acide conjugué de HCN FAUX B. H2O est une base VRAI pour cette équation C. H3O+ est un acide plus fort que HCN VRAI D. H2O est un acide faible FAUX 6  Acide Base pKa Acide Base pKa conjuguée conjuguée HClO4 ClO4- -10 HCN CN- 9.2 Hl l- -10 NH4+ NH3 9.2 Acide plus -10 ArOH ArO- 10 faible que H2SO4 HSO4- -10 RCH2NO2 RCH-NO2 10 H3O+ HBr Br- -9 RNH3+ RNH2 11 Acide plus HCl Cl- -7 RSH RS- 11 Base plus fort que H3O+ faible que HO- -7 11 ArSO3H ArSO3- -6.5 CH3OH CH3O- 15.2 -6 H2O HO- 15.7 -3.5 RCH2OH RCH2O- 16 -2 R2CHOH R2CHO- 17 H3O+ H2O -1.7 R3COH R3CO- 18 HNO3 NO3- -1.4 17 HSO4- SO42- 2 20 HF F- 3.1 24 Acide plus Base plus ArNH3+ ArNH2 4 RCH2CN RCH-CN 25 faible que forte que HO- RCOOH RCOO- 5 25 H3O+ H2CO3 HCO3- 6.4 H2 H- 35 Base plus H2S HS- 7 NH3 NH2- 38 faible que HO- ArSH ArS- 7 PhCH3 PhCH2- 40 9 Ph-H Ph- 43 CH2=CH2 CH2=CH- 44 R-H R- 48  Acides et Bases Force d’un acide, HA, augmente si: l’électronégativité de A augmente: Électronégativité croissante de A Acidité croissante la taille de A augmente: Taille croissante de A Acidité croissante 8  Acides et Bases Force d’un acide, HA, augmente si: La charge de A- est délocalisée par résonnance: La charge négative est délocalisée sur 2 oxygènes 9  Vrai ou Faux A. H2O est plus acide que H2S FAUX B. CH3OH est plus acide que PhOH FAUX C. est plus acide que VRAI 10  Vrai ou Faux H O est plus acide que H SO 2 2 4 FAUX 11  Vrai ou Faux H O est plus acide que NH 2 3 VRAI 12  Identifier les équilibres correctement représentés 13  Les composés azotés comme acides et bases Amine aliphatique : RNH2 ✓ C’est pourquoi les acides aminés se trouvent sous forme de zwitterion: ✓ La déprotonation d’une amine est un processus qui demande une base forte: 14  Les composés azotés comme acides et bases Amine aromatique (aniline) : ArNH2 L’aniline est moins basique qu’une amine aliphatique et la base conjugué est plus facile à former. 15  Les composés azotés comme acides et bases Hybridation de l’azote N hybridé sp3 N hybridé sp2 Vrai ou Faux : l’acétonitrile CH3CN sera plus basique que la pyridine FAUX 16  Protonation et déprotonation des amides La délocalisation du doublet d’électrons dans les amides les rend moins basiques par rapport aux amines aliphatiques. Est-ce que la protonation se fera sur l’azote ou l’oxygène? A. Sur l’azote : B. Sur l’oxygène : 17  Protonation et déprotonation des amides Vrai ou Faux : Les amides sont plus acides que les amines. VRAI 18 Les amidines comme bases 19  Les substituants affectent le pKa FAUX Vrai ou Faux : la résonance rend le groupement OH plus basique dans le p-nitrophénol 20  Les substituants affectent le pKa Effet inductif des atomes électronégatifs Acide acétique Acide fluoroacétique pKa 4.76 pKa 2.59 Acide difluoroacétique Acide trifluoroacétique pKa 1.34 pKa -1 Présence d’un groupement carbonyle en position  21  Acides de Lewis Les acides et les bases protiques sont dits de « Bronsted » et répondent à la définition de donneurs de protons ou accepteurs de protons. Il existe également un autre type d’acide important, les acides de Lewis. ✓ Les acides de Lewis sont des accepteurs d’électrons ✓ Les bases de Lewis sont des donneurs d’électrons Les acides de Lewis sont généralement des halogénures de métaux à des degrés d’oxydation élevés comme, BF3, AlCl3, ZnCl2, TiCl4, etc.. Ils possèdent au moins une orbitale vide. Les bases de Lewis possèdent une paire d’électrons libres et sont généralement dérivés d’hétéroatomes. Ça peut-être des alcools (ROH), éthers (ROR), des amines (R3N), des phosphines (R3P), des carbonyles, etc. 22  Acides et Bases de Lewis Le trifluorure de bore (BF3) est un acide de Lewis avec une orbitale p vide. Le BF3 seul n’est pas stable et on l’utilise sous sa forme « éthérate », c’est-à-dire complexé à une molécule de diéthyléther (Et2O). 23  Problèmes – Chapitre 5 Exercice 2-8 à 2-11 Exercices 2-29, 6-4 & 8-4 Chaque structure suivante contient 2 protons sur fond gris. Déterminer lequel des 2 protons est le plus acide pour chaque structure, en écrivant la base conjuguée correspondant à la déprotonation de chacun (utilisé Na+ comme cation) et en dessinant les formes de résonance s’il y a lieu. 24  Minitest Ouvre automatiquement sur StudiUM à 8h31. Vous disposez de 20 minutes. Si vous ne voyez pas l'image en entier, essayer d'ajuster le Zoom. Feuilles brouillon autorisées. 25