Les sels sont formés par la réaction d’un acide et d’une base, appelée réaction de neutralisation. Les acides peuvent être monoprotiques, diprotiques ou polyprotiques, ce qui signifie qu’une molécule de l’acide peut donner un, deux ou plusieurs protons lorsqu’elle réagit avec une molécule de base – les protons prennent généralement la forme d’un ion hydrogène (H+). Les acides monoprotiques tels que l’acide chlorhydrique (HCl) et l’acide nitrique (HNO3) peuvent former un seul type de sel, respectivement les chlorures et les nitrates, mais les acides diprotiques et polyprotiques peuvent en former plusieurs. L’acide sulfurique (H2SO4), par exemple, est diprotique puisqu’il peut donner un ou deux ions H+, et peut former deux séries de sels, les hydrogénosulfates et les sulfates. Lorsqu’un acide, en réagissant avec une base, donne moins que le nombre maximum de protons disponibles, cela s’appelle neutralisation partielle et le résultat est un sel d’acide.
Si l’acide sulfurique est neutralisé en ajoutant la base d’hydroxyde de sodium (NaOH), le sel acide d’hydrogénosulfate de sodium est d’abord formé : H2SO4 + NaOH -> NaHSO4 + H2O. Si plus d’hydroxyde de sodium est ajouté, le sel neutre sulfate de sodium est formé : NaHSO4 + NaOH -> Na2SO4 + H2O. L’acide orthophosphorique (H3PO4) est triprotique et forme ainsi trois séries de sels : les dihydrogénophosphates, les hydrogénophosphates et les phosphates, dont les deux premiers sont des sels acides.
Les sels acides ne sont pas nécessairement acides. L’hydrogénocarbonate de sodium (NaHCO3), ou bicarbonate de sodium, peut être considéré comme le sel acide de l’acide carbonique – un acide diprotique faible – et de l’hydroxyde de sodium – une base forte – et peut être préparé en faisant barboter du dioxyde de carbone (CO2) dans une solution de hydroxyde de sodium. Initialement, il se forme du carbonate de sodium : 2NaOH + CO2 -> Na2CO3 + H2O. Lorsque plus de CO2 est ajouté, il réagit avec le carbonate de sodium pour former de l’hydrogénocarbonate de sodium : Na2CO3 + CO2 + H2O -> 2NaHCO3. Ce sel acide est légèrement alcalin en solution, du fait que l’anion HCO3- forme de l’acide carbonique (H2CO3) et des ions hydroxyle (OH-) dans l’eau, donnant un excès d’ions hydroxyle.
Il existe de nombreuses applications pour les sels acides. L’utilisation de bicarbonate de sodium, ou bicarbonate de soude, comme agent levant en boulangerie est bien connue ; il réagit facilement avec les acides faibles pour libérer du dioxyde de carbone gazeux, formant des bulles dans un mélange à gâteau. L’hydrogénosulfate de sodium, également appelé bisulfate de sodium, forme une solution fortement acide dans l’eau et est parfois utilisé comme substitut de l’acide sulfurique à diverses fins, telles que la finition des métaux, l’abaissement du pH dans les piscines et dans les ensembles de chimie pour enfants . Les sels acides, en particulier les hydrogénophosphates et les dihydrogénophosphates, sont également largement utilisés dans les solutions tampons.