Comment fonctionne la neutralisation ?
Cette description décrit les réactions acide-base dans l’eau. (Cela fonctionne un peu différemment dans d’autres solvants, mais vous n’avez pas besoin d’y penser trop avant d’étudier la chimie plus avancée). Un acide est un électrolyte (fort ou faible) qui produit des ions H+ lorsqu’il se dissout dans l’eau. Les ions hydrogène sont également appelés protons, car un noyau d’hydrogène n’est qu’un proton (sauf s’il s’agit d’un isotope plus lourd, mais c’est rare). Les acides sont parfois appelés « donneurs de protons », c’est-à-dire qu’ils donnent des protons, mais ce n’est pas un très bon terme, car les protons sont arrachés par le solvant, et non lâchés par le soluté. Parmi les exemples d’acides forts, citons HCl et H2SO4, qui sont appelés acide chlorhydrique et acide sulfurique. Mais l’acide sulfurique a 2 protons liés à l’ion sulfate, et un seul se détache complètement (tout comme les électrolytes faibles discutés ici), donc une solution d’acide sulfurique aura des ions hydrogène, des ions bisulfate et des ions sulfate en solution. Tout comme dans le cas des réactions de précipitation, si une base est ajoutée, les deux protons peuvent se détacher complètement et réagir avec la base. Les acides sont appelés monoprotiques, diprotiques, etc. en fonction du nombre de protons acides qu’ils possèdent. HCl, l’acide acétique (vinaigre, CH3COOH) et l’acide nitrique (HNO3) sont des acides monoprotiques. (L’acide acétique possède d’autres protons, mais seul le dernier est acide.) L’acide sulfurique et beaucoup d’autres sont des acides diprotiques.
Une base est un électrolyte (fort ou faible) qui produit des ions hydroxyde lorsqu’il est dissous dans une solution aqueuse. Cela peut être parce que c’est un sel d’hydroxyde, comme NaOH, ou parce qu’il prend les ions hydrogène de l’eau, laissant l’hydroxyde derrière lui. L’ammoniac, NH3, parfois utilisé dans les produits d’entretien ménager, en est un bon exemple. L’ammoniac réagit avec l’eau pour faire de l’hydroxyde d’ammonium (mais seulement un peu, ~1% de l’ammoniac réagit):
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En général, les bases réagissent avec les ions hydrogène. C’est ainsi que la neutralisation se produit. L’acide produit des ions hydrogène, et la base produit des ions hydroxyde. Ceux-ci réagissent ensemble pour produire de l’eau. Il reste l’anion qui vient de l’acide et le cation, donc si vous évaporez l’eau, vous obtiendrez un sel. La réaction générale ressemble à ceci :
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Dans l’ensemble, la réaction est :
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Ainsi, les ions hydrogène, qui rendent les acides acides, sont consommés, et l’hydroxyde qui rend les bases basiques est également consommé, et si les moles d’acide et de base sont égales, il ne reste que de l’eau neutre et un sel. (En fait, c’est un peu plus compliqué que cela si l’acide ou la base est faible. La solution ne deviendra vraiment neutre lorsque les moles seront égales que si les deux sont forts.)