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Les acides sont des substances beaucoup plus courantes que beaucoup de gens ne le pensent. Ils sont présents dans toutes sortes d’endroits, de la nourriture que nous mangeons, des liquides que nous buvons, des batteries qui alimentent nos appareils, et plus encore. En plus d’être omniprésents, les acides sont aussi très variés quant à leurs propriétés, dont la plus importante est, accessoirement et justement, leur acidité. Dans les sections suivantes, nous passerons en revue le concept d’acide de différents points de vue, nous définirons ce que sont les acides forts et nous verrons également des exemples des acides les plus forts connus de la science.
Qu’est-ce qu’un acide ?
Il existe plusieurs concepts différents d’acides et de bases. Selon Arrhenius et Bromsted et Lowry, un acide est toute substance chimique qui a la capacité de libérer des protons (ions H + ) en solution. Bien que ce concept soit approprié pour la grande majorité des composés que nous considérons comme des acides, il est inadéquat pour d’autres substances qui se comportent comme des acides et qui produisent des solutions avec un pH acide, mais qui, malgré cela, n’ont même pas de cations hydrogène en eux sa structure.
Compte tenu de ce qui précède, le concept d’acide le plus large et le plus accepté est celui des acides de Lewis, selon lequel un acide est toute substance chimique déficiente en électrons (généralement avec un octet incomplet) capable de recevoir une paire d’électrons par partie d’un base , formant ainsi une liaison covalente dative ou coordonnée. Ce concept est beaucoup plus général que les autres, car il nous permet d’élargir le concept d’acides et de bases au-delà des solutions aqueuses auxquelles nous sommes habitués.
Comment mesure-t-on l’acidité ?
Si nous voulons parler d’acides forts et faibles, nous devons avoir un moyen de mesurer la force relative des acides, c’est-à-dire que nous devons pouvoir mesurer leur acidité afin de comparer. Dans les solutions aqueuses, l’acidité se mesure par la capacité à générer des ions hydronium en solution, soit par don direct de protons aux molécules d’eau :
soit par coordination de molécules d’eau qui produisent la perte d’un proton au profit d’une seconde molécule d’eau :
Dans les deux cas, ce sont des réactions réversibles qui sont associées à une constante d’équilibre ionique appelée constante de dissociation acide ou constante d’acidité ( K a ). La valeur de cette constante, ou son logarithme négatif, appelé pK a , est souvent utilisée comme mesure de l’acidité d’un acide. En ce sens, plus la valeur de la constante d’acidité est élevée (ou plus la valeur de son pK a est faible ), plus un acide sera fort, et inversement.
Une autre façon de mesurer le degré d’acidité qui est similaire, bien qu’un peu plus directe, consiste à mesurer expérimentalement le pH de solutions d’acides différents, mais avec la même concentration molaire. Plus le pH est bas, plus la substance est acide.
L’acidité des superacides
Bien que les méthodes ci-dessus de mesure de l’acidité conviennent aux acides dans les solutions aqueuses, elles ne sont pas utiles dans les cas où les acides sont dissous dans d’autres solvants (en particulier les solvants aprotiques ou sans hydrogène) ou beaucoup sauf dans le cas d’acides purs. De plus, l’eau et d’autres solvants ont ce qu’on appelle un effet de nivellement acide, qui fait que tous les acides, après un certain niveau d’acidité, se comportent de la même manière en solution.
Pour surmonter cette difficulté, que tous les acides forts en solution aqueuse ont la même acidité, d’autres moyens de mesurer l’acidité ont été imaginés. Collectivement, celles-ci sont appelées fonctions d’acidité, la plus courante étant la fonction d’acidité de Hammett ou H 0 . Cette fonction est similaire dans son concept au pH et représente la capacité d’un acide de Bromsted à protoner une base générique très faible, telle que la 2,4,6-trinitroaniline, et est donnée par :
Dans ce cas, pK HB+ est le logarithme négatif de la constante d’acidité de l’acide conjugué de la base faible lorsqu’elle est dissoute dans l’acide pur, [B] est la concentration molaire de la base non protonée et [HB + ] est la concentration de son acide conjugué. Plus le H 0 est bas , plus l’acidité est élevée. Pour référence, l’acide sulfurique a une valeur de fonction de Hammett de -12.
acides forts et acides faibles
Les acides forts sont considérés comme tous ceux qui se dissocient complètement en solution aqueuse. En d’autres termes, ce sont ceux pour lesquels la dissociation dans l’eau est un processus irréversible. D’autre part, les acides faibles sont ceux qui ne se dissocient pas complètement dans l’eau car leur dissociation est réversible et ils ont une constante d’acidité relativement faible qui leur est associée.
Les superacides
Outre les acides forts, il existe également des superacides. Ce sont tous ces acides qui sont plus forts que l’acide sulfurique pur. Ces acides sont si forts qu’ils sont capables de protoner même des substances que nous considérons normalement comme neutres, et ils peuvent même protoner d’autres acides forts.
Liste des acides forts courants
Les acides forts les plus courants sont :
- Acide sulfurique (H 2 SO 4 , seulement la première dissociation)
- Acide nitrique (HNO 3 )
- Acide perchlorique (HClO 4 )
- Acide chlorhydrique (HCl)
- Acide iodhydrique (HI)
- Acide bromhydrique (HBr)
- Acide trifluoroacétique (CF 3 COOH)
Il existe quelques exemples supplémentaires d’acides forts, mais la plupart des acides sont faibles.
Acide fluoroantimonique : l’acide le plus fort au monde
L’acide connu le plus fort est un superacide appelé acide fluoroantimonique de formule HSbF 6 . Il est préparé en faisant réagir du pentafluorure d’antimoine (SbF 5 ) avec du fluorure d’hydrogène (HF).
Cette réaction génère l’ion hexacoordonné [SbF 6 – ] qui est extrêmement stable en raison de multiples structures de résonance qui distribuent et stabilisent la charge négative sur 6 atomes de fluor, qui est l’élément le plus électronégatif du tableau périodique.
En termes d’acidité, cet acide a une valeur de fonction d’acidité de Hammett entre -21 et -24, ce qui signifie que cet acide est entre 10 9 et 10 12 fois plus acide que l’acide sulfurique pur (rappelez-vous que la fonction d’acidité de Hammett est une fonction logarithmique , donc chaque changement d’une unité implique un changement d’un ordre de grandeur).
Liste des autres superacides
- Acide triflique ou acide trifluorométhanesulfonique (CF 3 SO 3 H)
- Acide fluorosulfonique (FSO 3 H)
- Acide magique (SbF5)-FSO 3 H
Les références
Les superacides de Brønsted-Lowry et la fonction d’acidité de Hammett. (2021, 4 octobre). https://chem.libretexts.org/@go/page/154234
Chang, R. (2021). Chimie (11e éd .). ÉDUCATION DE MCGRAW HILL.
Farrell, I. (2021, 21 octobre). Quel est l’acide le plus fort du monde ? Formation RSE. https://edu.rsc.org/everyday-chemistry/whats-the-strongest-acid-in-the-world/4014526.article
Ganninger, D. (2020, 26 octobre). L’acide le plus fort du monde – Ragoût de connaissances . Moyen. https://medium.com/knowledge-stew/the-strongest-acid-in-the-world-eb7700770b78#:%7E:text=Fluoroantimonic%20acid%20is%20the%20strongest,a%20host%20of%20other% 20substances
SciShow. (2016, 19 décembre). Les acides les plus forts du monde [Vidéo]. Youtube. https://www.youtube.com/watch?v=cbN37yRV-ZY
