Acide

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Acide acétique à l'état solide.

Un acide est un composé chimique, soit minéral, soit organique, accepteur au sens large de doublets électroniques, et généralement défini par des réactions-types dans différents solvants, en particulier en libérant l' ion hydronium dans le solvant eau [1]. Les acides réagissent souvent avec dégagement d'énergie avec d'autres composés chimiques, les bases ou les alcalis des Anciens, eux donneurs de doublets électroniques, qui ont, en particulier, le pouvoir de générer, en tout ou partie, l' ion hydroxyle dans l'eau. Les acides forts dans un milieu solvant donné initient des réactions complètes et rapides, transformant le solvant sous sa forme la plus acide, alors que les acides faibles contribuent à des réactions équilibrées [2]. L'existence de plusieurs fonctionnalités acides au sein d'un même composé chimique caractérise les polyacides.

Dans le cadre de la théorie de Brønsted-Lewis, le pH d'une solution obtenue en dissolvant un acide dans l'eau est inférieur à sept [3].

Les acides sont connus depuis l'Antiquité pour leur pouvoir dissolvant auprès des métaux, ainsi que, il est vrai de manière bien plus floue avant la chimie lavoisienne, le pouvoir de neutraliser les solutions alcalines. Le chimiste britannique Robert Boyle les identifiait au e siècle, par leur capacité à rougir la teinture de tournesol, mais aussi par leur surprenant pouvoir de précipiter le soufre de ses solutions alcalines.

Histoire de la notion d'acide

La première définition d'acide est apparemment d'origine organoleptique, comme en témoigne le monde gréco-romain avec l'adjectif latin ăcǐdus, signifiant « aigre, piquant, et donc acide » et déjà au sens figuré, « acide, désagréable » [4].

Antiquité

L'Antiquité utilise la notion d'acide, en particulier chez les Romains qui utilisent le mot acetum pour parler du vin acide ou aceti vinum (analogue au vinaigre), d'où le terme acétique. Les alchimistes indiens connaissaient aussi cette notion qui est présente dès le XIIe siècle XIIe siècle av. J.-C. dans un traité d'alchimie, le Rasārṇava [5], ou Traité des préparations métalliques [6]. Chez les Grecs, l'acidité est attribuée à des atomes pointus. Ce point de vue perdurera jusqu'au e siècle.

Moyen Âge

Les alchimistes de l' époque médiévale ont aussi contribué à comprendre cette notion, en particulier, en produisant des acides. L' alchimiste perse (ou arabe selon les sources) Jabir Ibn Hayyan savait synthétiser l' acide sulfurique et l'utiliser pour préparer de l' acide chlorhydrique. De nombreux traités d'alchimie expliquent comment distiller l'acide acétique à partir du vinaigre ou l'acide nitrique à partir du salpêtre. Voir par exemple, le traité De secretis Naturae [7] attribué au philosophe et alchimiste catalan Raymond Lulle, ou en catalan Ramon Llull [8].

Époque moderne

L' époque moderne qui, du point de vue de la chimie, s'achève avec Lavoisier, a aussi connu de nombreux progrès sur la notion d'acidité. Les synthèses de plusieurs acides minéraux sont mises au point ou améliorées. Dans le traité Letztes Testament attribué à Basile Valentin, les synthèses de l'acide sulfurique et de l'acide chlorhydrique sont décrites. Le chimiste Johann Rudolf Glauber (1604-1670), précurseur de la chimie contemporaine a amélioré la synthèse de nombreux acides donc celle de l'acide chlorhydrique [9]. Du point de vue théorique, Nicolas Lémery (1645-1715) explique toujours l'acidité des corps par le fait qu'ils contiennent des particules pointues qui piquent la langue [10]. Le physicien et chimiste Robert Boyle donne en 1675 quelques propriétés générales des acides et des bases, telles que le goût aigre aux aliments, leur action comme solvants, et de nombreuses propriétés chimiques [11]. À la fin de cette période, le chimiste anglais Joseph Black découvre les propriétés acides du dioxyde de carbone, (l'acide aérien) et sa réaction avec de nombreuses bases comme la magnésie MgO.

Époque contemporaine

La première 'théorie' de l'acidité est due à Lavoisier qui définit un acide comme un composé contenant de l'oxygène.

« On a vu que l’air de l'atmosphère était principalement composé de deux fluides aériformes ou gaz, l'un respirable, susceptible d'entretenir la vie des animaux, dans lequel les métaux se calcinent et les corps combustibles peuvent brûler ; l'autre, qui a des propriétés absolument opposées, que les animaux ne peuvent respirer, qui ne peut entretenir la combustion, etc. Nous avons donné à la base de la portion respirable de l'air le nom d'oxygène, en le dérivant de deux mots grecs όξύς, acide, γείνομαι, j'engendre, parce qu'en effet une des propriétés les plus générales de cette base est de former des acides en se combinant avec la plupart des substances. »

— Lavoisier, Traité élémentaire de chimie, 1864 (1789).

Ce qu'écrit Lavoisier est correct tant que « la plupart des substances » sont des non-métaux comme N et P qui donnent par combustion les acides nitrique, phosphorique, etc., mais s'est rapidement révélé incorrect avec les éléments comme le calcium et le magnésium, puisqu'ils donnent la chaux (CaO), la magnésie (MgO), qui sont des bases.

Carl Wilhelm Scheele découvre de nouveaux acides, ou de nouvelles préparations d'acides déjà connus : la baryte (BaO), l' acide fluorhydrique (à partir de CaF2 et de l'acide sulfurique), l' acide phosphorique (à partir d'os), les acides arsénique, molybdique, etc.

Humphry Davy prolongea la théorie de Lavoisier en précisant qu'une base est la combinaison d'un métal et de l'oxygène.

Peu après, Jöns Jacob Berzelius, considéré avec Lavoisier comme le fondateur de la chimie moderne, unifie les travaux sur les acides et les bases en proposant une théorie électrochimique qui définit un sel comme le résultat de l'action d'un acide et d'une base [12].

En 1838, Justus von Liebig reprend la théorie de Davy et de Dulong sur l'importance de l'hydrogène dans les acides. Pour Leibig, un acide est un corps qui peut déplacer un métal par un H. Par exemple, AH est un acide s'il permet la réaction de déplacement de Na+ CH3COONa + AH → CH3COOH + NaA

Acidité d'Arrhenius

L’acidité fut ensuite définie par Svante August Arrhenius à la fin du e siècle : un acide est un composé chimique pouvant céder des protons (ions H+) en solution aqueuse et une base un composé chimique pouvant libérer des ions hydroxyde (HO-) en solution aqueuse. Mais cette définition n’était pas assez générale et n’expliquait pas la basicité de certains composés chimiques ne libérant pas de HO- en solution aqueuse.

On peut aisément reconnaitre expérimentalement un acide au sens d'Arrhenius grâce à des tests de pH. Une solution acide a un pH inférieur à 7, à 25 °C. Plus le pH est bas, plus l’acidité est forte. Pour mesurer le pH, on peut effectuer différents tests : papiers pH, indicateurs colorés, utilisation d’un pH-mètre, feuilles de choux rouge, etc.

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