« Base (chimie) » : différence entre les versions

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Une base est un produit chimique qui, à l'inverse d'un acide, est capable de capturer un ou plusieurs protons ou, réciproquement, de fournir des électrons. Un milieu riche en bases est dit basique ou alcalin. Il existe différents modèles chimiques pour expliquer le comportement des bases. La réaction chimique d'un acide et d'une base donne un sel et de l'eau. C'est un produit caustique, qui peut provoquer des brûlures. Les bases les plus connues sont la chaux vive, l'ammoniaque et la soude.

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 {{Voir homonymes|base|alcalin}}
 Une '''base''' est un produit chimique qui, à l'inverse d'un [[acide]], est capable de capturer un ou plusieurs [[proton]]s ou, réciproquement, de fournir des [[électron]]s. Un milieu riche en bases est dit '''basique''' ou '''alcalin'''. Il existe différents modèles chimiques pour expliquer le comportement des bases. La [[réaction chimique]] d'un acide et d'une base donne un [[sel (chimie)|sel]] et de l'[[eau]].
 C'est un produit caustique, qui peut provoquer des brûlures. Les bases les plus connues sont la [[Chaux (matière)|chaux vive]], l'[[ammoniaque]] et la [[hydroxyde de sodium|soude]].
-== Théorie successives ==
-=== Premières théories ===
-Le terme ''base'' a été introduit dans la chimie par le chimiste français [[Guillaume-François Rouelle]] en 1754. Il a remarqué que les acides connus à l'époque, qui étaient surtout des liquides volatils (tel que l'[[acide acétique]]), se transforment en sels solides cristallisés lorsqu'ils sont combinés avec certaines substances particulières<ref group=n>{{cita|j'ai étendu le nombre de ces sels autant qu'il était possible, en définissant génériquement le sel neutre un sel formé par l'union d'un acide avec une substance quelconque, qui lui sert de base & lui donne une forme concrète ou solide}}. (''Mémoire sur les sels neutres'' de 1754, p. 573-574)</ref>. Rouelle a considéré qu'une telle substance sert comme ''base'' du sel, en lui donnant une {{citation|forme concrète ou solide}}<ref>{{en}} William B. Jensen, « The Origin of the Term Base », ''Journal of Chemical Éducation'' • 1130 Vol. 83 No. 8 août '''2006'''.</ref>.
-Auparavant, [[Robert Boyle]] (1627-1691) avait su différencier un acide d'une base en mettant à profit le changement de couleur du sirop de violette (passage du rouge au vert). Avant lui, seul le goût piquant des acides permettait de les reconnaître<ref>{{Ouvrage|langue=fr|auteur1=Bernard Vidal|titre=Histoire de la chimie|éditeur=[[Presses universitaires de France]]|collection=[[Que sais-je ?]]|lieu=Paris|numéro dans collection=35|année=1998|pages totales=126|isbn=978-2-13-048353-3|bnf=36705795}}</ref>.
-Les premières définitions modernes d'un acide et d'une base furent proposées par [[Svante August Arrhenius]] et [[Wilhelm Ostwald|Ostwald]]. Selon Arrhenius, un acide est un composé à hydrogène mobile qui relâche dans l'eau des protons H{{exp|+}} alors qu'une base est un composé qui relâche des ions [[hydroxyde]] OH{{exp|-}} dans l'eau.
-Cependant, plusieurs limites de ce modèle ont émergé assez rapidement. La principale limite est la restriction de la définition de la base et de l'acide au milieu aqueux. On a très vite observé des phénomènes acido-basiques dans des solvants non polaires, ce qui n'est pas décrit par ce modèle. On peut également observer une [[autoprotolyse]] d'autres solvants  [[Polarité (chimie)|polaires]] :
-* autoprotolyse de l'ammoniac : {{fchim|2 NH|3}} = {{fchim|NH|4}}{{exp|+}} +{{fchim| NH|2}}{{exp|-}}
-* autolyse de [[anhydride acétique]] : {{fchim|(CH|3|CO)|2|O}} = {{fchim|CH|3|CO}}{{exp|+}} + {{fchim|CH|3|COO}}{{exp|-}}
-Selon la théorie du système solvant, une base est une substance qui augmente la concentration des anions dans un milieu et un acide une substance qui augmente la concentration des cations dans un milieu. On peut remarquer ici que ce modèle ne fait pas intervenir la dualité constatée entre les bases et les acides qui sont une caractéristique intrinsèque au composé étudié. De plus, cette théorie ne se préoccupe pas du comportement des acides dans les solvants non polaires.
-Ces deux derniers modèles, bien que partiellement valides, ont été remis en cause puis abandonnés en 1923, tout d'abord par le chimiste [[Joannes Brønsted]] puis par [[Gilbert Lewis]], qui en a donné la définition la plus universelle.
-=== Théories en vigueur ===
-La [[théorie de Brønsted-Lowry]] a défini l'acide comme une substance capable de céder un proton dans le milieu et la base comme une substance capable de capter un proton. Brønsted a introduit ainsi la notion d'acidité et la basicité comme la proportion dans la solution d'acide par rapport à la base. Cette définition a mis fin à la plus grande partie des objections que l'on a fait aux deux théories précédemment développées. En effet, cette théorie est valide dans le cas des solvants non aqueux, ce qui a eu une grande importance pour l'analyse chimique. Cependant, à la même date, [[Gilbert Lewis]] a proposé une autre définition de l'acide et de la base mais celle-ci est passée inaperçue dans un premier temps.
-Lewis définit une base comme un donneur de doublets d'électrons et l'acide comme accepteur de doublets d'électrons. Les acides sont ainsi des substances qui, combinées avec des bases, partagent des électrons afin de former des composés de coordination appelés adduits de Lewis. La théorie de Brønsted-Lowry est en fait un cas particulier de la théorie de Lewis qui a une valeur théorique beaucoup plus élevée, et un [[acide de Lewis]] n'est pas forcément un acide de Brønsted-Lowry. Toutefois dans l'industrie, le modèle de Brønsted est largement utilisé, on continue de raisonner en termes d'échange de protons. Dans le milieu scolaire, on définit d'ailleurs toujours au moins dans un premier temps un acide et une base selon le modèle de Brønsted.
-Styl
-== Dans l'eau ==
-En milieu aqueux, on utilise habituellement la définition de Brønsted-Lowry. Une base peut être représentée par la formule générique B.
-Lorsque la base B est mise en présence d'[[eau]], la réaction suivante a lieu :
-:B + H<sub>2</sub>O ↔ BH<sup>+</sup> + OH<sup>−</sup>  (1)
-La constante de cette réaction est appelée constante de basicité et on la note K<sub>b</sub>.
-On établit une distinction entre les [[base faible|bases faibles]] et les [[base forte|bases fortes]]. Une base forte est totalement dissociée dans l'eau, alors qu'une base faible n'est que partiellement dissociée dans l'eau.
-BH<sup>+</sup> est capable de céder un proton. On a en fait un couple base faible/acide faible conjugué B/BH<sup>+</sup>. En conséquence, la [[constante d'acidité]] ''K<sub>a</sub>'' est uniquement définie dans le cas des bases faibles et vaut alors :
-:''K<sub>a</sub>'' = [B][H<sub>3</sub>O<sup>+</sup>]/[BH<sup>+</sup>]  (4)
-''K<sub>a</sub>'' est en fait la [[constante d'équilibre]] de la réaction de dissociation (3).
-Parmi les plus fortes bases, on retrouve la [[Hydroxyde de sodium|soude]] NaOH, et la [[chaux (matière)|chaux]] (chaux vive CaO ou chaux éteinte Ca(OH)<sub>2</sub>).
-Dans l'eau, la basicité est mesurée à l'aide de l'échelle des [[potentiel hydrogène|pH]], comme l'acidité (les deux notions étant complémentaires). L'eau elle-même est un acide faible et une base faible en même temps.
-== En [[géologie]], en [[verre|chimie verrière]] ou chimie des sels fondus ==
-En [[pétrologie]] et en chimie des [[Sel fondu|sels fondus]], on utilise de préférence la définition de Lux-Flood : une base est une espèce pouvant céder un ion oxyde O<sup>2−</sup> <ref>Une base de Flood est un donneur d'oxyde O<sup>2−</sup>. Lire {{p.|319-320}} du {{chap.|9}}, « La chimie des bases et des acides », in {{Harvsp|texte=Chimie inorganique| ||id=UH4H4I|p=318-358}}.</ref>. Par exemple, l'oxyde de calcium CaO est une base, car dans la réaction :
-:CaO + H<sub>2</sub>O → Ca(OH)<sub>2</sub>
-le CaO cède son ion oxyde
-:CaO → Ca<sup>2+</sup> + O<sup>2−</sup>
-qui lui est capturé par l'eau
-O<sup>2−</sup> + H<sub>2</sub>O → 2OH<sup>−</sup>.
-Géologues et géochimistes, voire physico-chimistes de la [[Physique de la matière condensée|matière condensée]], décrivent plus communément l'évolution des formations et (micro)structures minérales en termes de potentiel oxygène<ref>Et non pas de potentiel hydrogène selon la théorie de Lowry-Brønsted.</ref>.
-D'une manière synthétique, on dit qu'une roche est basique si, par sa teneur globale ou [[Composition chimique|composition]] brute, elle est pauvre en [[dioxyde de silicium]], ou silice, {{fchim|SiO|2}}. La silice est un oxyde acide susceptible d'engendrer l'ion [[silicate]] tétraédrique {{fchim|SiO|4}}{{exp|4-}}. Les [[basalte]]s, ne contenant qu'environ 30 % de silice, et d'une manière générale les roches basaltiques, sont basiques.
-Cela a une grande importance dans le comportement des [[Magma (géologie)|magmas]] (notamment dans les volcans), et aussi lorsqu'il faut dissoudre la roche pour l'analyser (dissolution dans de l'acide pour l'[[Spectrométrie à plasma à couplage inductif|ICP]], ou bien dans un verre pour l'analyse en [[spectrométrie de fluorescence X]]).
-Les [[Calcaires|roches calcaires]], c'est-à-dire la gamme très variée de roches à base de différents minéraux du type ''carbonates de calcium et/ou de magnésium'', sont basiques parce qu'elles réagissent aux acides d'un point de vue trivial. Par exemple, la [[craie]] arrosée d'[[acide acétique]] ou de [[vinaigre]] fort fait effervescence. Sa structure ionique se décompose, en libérant les ions calcium Ca{{exp|2+}} et surtout le [[Dioxyde de carbone|gaz carbonique]] CO{{ind|2}}, ce dernier à l'origine du bullage plus ou moins intense, cause de l'effervescence.
-== Propriétés ==
-Les bases ont tendance à donner des [[électron]]s, ce qui est caractérisé par leur [[potentiel d'oxydoréduction]].
-L'équilibre avec la forme acide est caractérisé au moyen d'une [[Constante d'équilibre#Constantes d.27.C3.A9quilibre particuli.C3.A8res|constante (''K<sub>b</sub>'' ou ''pK<sub>b</sub>'')]], pH auquel la molécule est neutre. Un composé basique peut avoir plusieurs pK<sub>b</sub>, correspondants à chacun de ses groupes ionisables.
-L''''alcalinité''' (parfois aussi appelé '''basicité''') d'une [[Solution (chimie)|solution]] correspond à la concentration en composés basiques, exprimée en potentiel d'oxydoréduction (voir [[Potentiel hydrogène#Acidit.C3.A9 et alcalinit.C3.A9|Potentiel hydrogène]]). C'est l'inverse de l'acidité.
-Les bases produisent des [[Réaction d'oxydoréduction|réactions d'oxydoréduction]], des [[Substitution nucléophile|réactions de substitution nucléophile]]…
-== Notes ==
-{{Références|groupe=n|colonnes=1}}
-== Références ==
-{{Références|colonnes=1}}
-=== Sources ===
-* ''Encyclopedia of Industrial Chemical analysis'', Smell-Hilton, 1966
-* ''Valence and structure of Atoms and Molecules'', Chemical Catalog, G.N Lewis, 1938
-* {{Ouvrage|id=UH4H4I|langue=fr|prénom1=James|nom1=Huheey|auteur2=Ellen A Keiter|auteur3=Richard L Keiter|auteur4=André Pousse|responsabilité4=trad. de l'anglais par|auteur5=Jean Fischer|responsabilité5=trad. de l'anglais par|titre=Chimie inorganique|éditeur=De Boeck|lieu=Paris Bruxelles|année=1996|pages totales=964|isbn=978-2-8041-2112-9|bnf=37670940}}. En particulier, {{chap.|9}}, « La chimie des bases et des acides », {{p.|318-358}}.
-== Articles connexes ==
-{{Autres projets|wikiversity=Acidité et basicité|wikiversity titre=Acidité et basicité}}
-* [[Alcalinité de l'eau]]
-{{Palette|Acides et bases}}
-{{Portail|chimie|Nettoyage et hygiène}}
 [[Catégorie:Acidité et basicité|*]]