Caractères généraux et classification
Contrairement aux acides, les bases ne se distinguent pas par l'unicité de leur composition et de leur structure. Dans l'acception classique, elles sont unies par leur capacité à fixer l'hydrogène des acides. L'unité structurale la plus caractéristique des représentants classiques est le groupe hydroxyle ($OH$).
Principaux groupes de substances :
- Hydroxydes métalliques (contiennent un groupe $OH$).
- Ammoniac ($NH_3$).
- Amines organiques (éthylamine, éthylènediamine).
En fonction de leur force chimique et de leur solubilité, la classe est divisée en deux catégories :
- Bases fortes (alcalis) : hydroxydes des éléments des groupes IA et IIA du tableau périodique. On y trouve la soude caustique ($NaOH$, solubilité jusqu'à 52 %), la potasse caustique ($KOH$, jusqu'à 53 %) et l'hydroxyde de baryum ($Ba(OH)_2$, 3,7 %). La chaux éteinte ($Ca(OH)_2$) est peu soluble (0,16 %).
- Bases faibles et volatiles : hydroxydes des autres métaux (pratiquement insolubles dans l'eau), l'ammoniaque en solution ($NH_3$, solubilité jusqu'à 25 %) et les amines organiques (miscibles à l'eau en toutes proportions).
Interactions chimiques
Le mécanisme d'interaction des bases consiste en la fixation de l'hydrogène. Cet hydrogène peut se lier non seulement au groupe hydroxyle, mais aussi à l'atome d'azote de l'ammoniac ou à l'oxygène des oxydes.
- Interaction avec les acides : conduit à la formation d'un sel et d'eau (réaction classique de neutralisation). Par exemple, la chaux éteinte réagit avec l'acide nitrique pour donner du nitrate de calcium et de l'eau. Si la base est anoxygénée (ammoniac), il ne se forme que du sel.
- Réaction avec les oxydes acides : les hydroxydes métalliques fixent efficacement les oxydes acides (ainsi, le dioxyde de carbone et $Ca(OH)_2$ forment du carbonate de calcium). L'ammoniac et les amines ne participent à de telles réactions que dans des conditions particulières.
- Déplacement : les alcalis forts chassent les bases faibles et volatiles de leurs sels. L'ajout d'hydroxyde de sodium à du chlorure d'ammonium libère de l'ammoniac à l'état gazeux.
Bases non standard : sels et oxydes
Au sens large, une base est toute substance créant un milieu alcalin.
Les oxydes métalliques ne sont formellement pas inclus dans cette classe. La raison en est qu'dans l'eau, ils se transforment en hydroxydes (par exemple, $K_2O$ se transforme en $KOH$) et c'est sous cette forme qu'ils manifestent des propriétés basiques en neutralisant les acides.
Des sels d'acides faibles peuvent jouer le rôle de bases. Le carbonate de sodium (soude, $Na_2CO_3$) présente des propriétés basiques encore plus prononcées que l'ammoniac. Le hydrogénocarbonate de sodium (bicarbonate de soude, $NaHCO_3$) agit de manière beaucoup plus douce et se distingue par son amphotéritie — une dualité acido-basique. Lors d'une réaction avec l'acide chlorhydrique, il accepte un proton (se comportant comme une base), tandis qu'en présence de soude caustique, il cède un proton en agissant comme un acide.
Superbases
Les produits de substitution de l'hydrogène par un métal dans les hydrures (amides) manifestent des propriétés de superbases, surpassant les alcalis usuels.
L'ammoniac n'est pas un acide, mais chauffé en présence de sodium, il forme de l'amidure de sodium ($NaNH_2$). Cette substance est capable de fixer l'hydrogène non seulement des acides, mais aussi de l'eau. L'hydrolyse de l'amidure de sodium s'accompagne de la formation d'hydroxyde de sodium et du dégagement d'ammoniac gazeux, ce qui démontre clairement sa nature ultra-basique.
Toxicologie et importance physiologique
Le milieu alcalin se caractérise par une sensation spécifique de savonnade. Cette texture glissante a une origine physiopathologique : elle s'explique par l'action destructive rapide des alcalis sur les protéines et les lipides cutanés.
- Les solutions concentrées exercent une action corrosive agressive.
- Contrairement aux acides, les alcalis détruisent beaucoup plus rapidement les tissus d'origine animale (par exemple, la laine).
Malgré la toxicité des bases fortes, les bases faibles sont d'une importance critique pour la vie. Le hydrogénocarbonate de sodium précité est présent en permanence dans le plasma sanguin, constituant un système tampon et assurant un milieu alcalin faible et stable pour l'organisme.
Pour ne pas confondre les termes : la « basicité d'une base » ne désigne pas ses propriétés acides, mais le nombre d'atomes d'hydrogène que cette base est capable de « capturer ».
Questions des cours et des examens
Les oxydes métalliques sont-ils considérés comme des bases ?
À vrai dire, non. En milieu aqueux, ils se transforment d'abord en hydroxydes, et ce n'est qu'ensuite qu'ils neutralisent les acides.
Pourquoi la peau devient-elle glissante et savonneuse au contact d'un alcali ?
C'est la conséquence d'une brûlure chimique : l'alcali détruit les protéines et les composants lipidiques de l'épiderme, les transformant en composés semblables à du savon.
Une même substance peut-elle être à la fois un acide et une base ?
Oui, c'est ce que l'on appelle l'amphotéritie. Par exemple, le hydrogénocarbonate de sodium peut aussi bien capter un proton que le céder.
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