acide phosphorique (les 3 acidités ,éclairez-moi)

[AlphaPrime]

Salut
je n'arrive pas à comprendre les 3 acidités de cet acide..
"Dosage PH métrique d'une solution d'acide phosphorique"
Données (à 25 °C) : pK1 (H3PO4 / H2PO4-) = 2,1 ; pK2 (H2PO4- / HPO42-) = 7,2 . pK3 (HPO42- / PO43- ) = 12,4 .
L'acide phosphorique H3PO4 est un triacide. On considère une solution (S) de cet acide.
Comment trouver PH de la première équivalence ? (et pourquoi..)
Qu'il est l'espèce majoritaire qui impose le PH à la première équivalence ?
et pourquoi on peut pas doser la 3ème acidité ?
(avec un peu d'explication)

Merci beaucoup

[citron_21]

Salut,
lorsque l'on dit que l'acide phosphorique a 3 acidités, cela signifie que dans une solution à un pH donné, elle est présente sous 3 formes :
H₃PO₄, H₂PO₄^-, HPO₄^2-, PO₄^3-.
Plus le pH est acide, plus les formes acides (avec beaucoup de H) vont être prédominantes.
Lorsque tu pars d'un acide phosphorique (pH acide => forme H₃PO₄ majoritaire), pour le doser avec une base.
Plus tu verse ta base, plus la forme acide réagit pour donner sa forme basique conjuguée suivant la réaction :

HA + HO^- ---> A^- + H₂O

Lorsque tout ton H₃PO₄ s'est transformé en H₂PO₄^-, alors c'est ton équivalence. Tu observe sur ta courbe de suivi pH-métrique un beau saut de pH. Et le pKa de H₃PO₄ dans tout ça ? C'est le pH de la solution lorsque tu a versé 2 fois moins de base que tu avais de H₃PO₄ à l'état initial, autrement dit à la demi-équivalence. Tu repère la demi-équivalence par une droite tangente à ta courbe pH-métrique pour un volume versé V égal à la moitié du volume équivalent : V=V_eq/2. Au niveau chimique, la demi-équivalence représente l'instant où tu as autant de ta forme acide réagissant avec la base titrante que ta forme basique conjuguée produite par cette réaction : intersection des courbes [AH]=f(Vversé) et [A-]=f(Vversé)...
Plus tu dose tes formes acides par ta base, moins les sauts de pH sont élevés. Normal, car au fur et à mesure de ton dosage, les formes les plus acides ont entièrement réagi (H₃PO₄), puis tu commence à doser une forme moins acide (H₂PO₄^-). Donc, différence de pKa avec la base titrante moins grande => saut de pH moins important.
Lorsque HPO₄^2- a entièrement réagi (3° équivalence), il ne reste plus que PO₄^3-, que tu ne peux plus doser, car ce n'est la forme acide d'aucun couple acidobasique. Donc il ne peut réagir avec ta base titrante.
Tu ne peux pas doser ta 3° acidité pour des raisons pratiques. pka3=12.7 est un pH assez élevé pour une solution acide. Cela signifie qu'à ta 3° demie-équivalence, le pH de ta solution sera de 12.7. Autrement dit, la base (souvent de la soude) que tu verse va peu réagir avec HPO₄^2- (différence de pKa très faible), donc sur ta courbe de suivi, le saut de pH ne va pas permettre une analyse assez précise pour pouvoir considérer la 3° acidité comme "dosée".
En espérant que ceci réponde un peu à ta question

[AlphaPrime]

Merci beaucoup "Citron_21" ,je suis vraiment impressionné..

[AlphaPrime]

merci encore "Citron_21"...
j'ai une autre question :
Comment trouver PH de la première équivalence ?
........(je pense à ça ; PH = 1/2(Pka1+Pka2) mais j'en suis pas sure..je cherche une explication...)
Merci beaucoup.

[Anfitrite]

Hé oui c'est bien ça, la moyenne des 2 pKa

[citron_21]

Oui, cette formule est valable pour le dosage d'un polyacide.
Si tu veux une méthode qui te donne le pH de n'importe quelle solution, il faut d'abord identifier les espèces réellement présentes à l'instant désiré.
Ici, à la 1° équivalence, il ne reste que H₂PO4^-. Les autres formes plus basiques n'étant pas encore présentes.
Il ne te reste donc qu'un acide dont tu peux connaitre la concentration, et de l'eau.

alors la concentration des ions H₃O⁺ formés par la réaction prépondérante H₂PO4^- + H₂O, donne directement la valeur du pH.

La constante d'équilibre de cette réaction est : Ka₂ (réaction de l'acide H₂PO4^- sur l'eau).

d'où : Ka₂=h²/([H₂PO4^-]_i-h)
(avec h la concentration des ions H₃O⁺ formés)

or, cette réaction est peu déplacée dans le sens de formation des produits (Ka₂<<10^-4), donc on peut négliger h devant H₂PO4^-.

Ce qui donne : h²=Ka₂.[H₂PO4^-]_i

d'ou : pH=1/2.(pKa₂-log[H₂PO4^-]_i)

ceci est l'expression du pH à la 1° équivalence.

Il te suffit alors te trouver [H₂PO4^-]_i, grâce à la quantité initiale de H₃PO4^2- ayant entièrement réagi à la 1° équivalence.

Tu vois ?

[AlphaPrime]

Encore je suis impressionné,merci beaucoup "Citron_21". et merci à "Anfitrite" pour la confirmation.

[AlphaPrime]

salut
j'ai une autre question sur ce sujet :
Comment trouver le coefficient de dissociation de cet acide ?
merci

[MaximeV]

Si on parle bien de la même chose, le coefficient de dissociation d'un acide:

pKa= -log K

donc, pour trouver K, la constante de dissociation de l'acide, on applique simplement les règles de log:

K= 10^-pKa

[AlphaPrime]

Salut "Maxime".
la question que j'ai ,demande de trouver le coefficient de dissociation sans aucun calcul.
et en plus "Ka" est une constante d'acidité,non ?

[MaximeV]

Ah, après quelques recherches, je n'avais tout simplement jamais entendu l'Expression coefficient de dissociation(et pour moi, un coefficient et une constante... ça se ressemble beaucoup!!), ou en fait je ne m'en souvenais plus.

Cependant, tu dis qu'il faut que tu trouves a sans calculs? tu veux parler de le trouver algébriquement ou alors... ou alors quoi?

Enfin, si on cherche numériquement ce que vaut ton coefficient, on cherche la concentration de l'acide particulier que tu cherches [H_xPO₄]/([H₃PO₄]+[H₂PO₄^-]+[HPO₄^2-]+[PO4^3-]

Donc, si tu cherches par exemple pour le H2PO4, tu sais que puisque tu as cette espèce en solution au premier point d'équivalence, on peut conclure que les autres espèces sont trouvés dans une concentration négligeable comparativement à H2PO4. Et donc, (et c'est là que j'ai compris ce que tu voulais dire par sans calcul!) tu te retrouves avec a=[H2PO4-]/[H2PO4-], soit 1.

Et c'est tout à fait normal puisqu'il s'agit de la seule espèce en solution à ce moment, et donc, elle constitue 100% des espèces en solution, soit un coefficient de 1!

Et sinon, dans tous les autres cas, (à d'autres points du titrages, par exemple) Tu peux trouver les équations qui donnent a (généralement noté alpha par contre) pour chacune des espèces en fonction des Ka et du pH.

Ça t'a aidé?

[nabil266]

Le pH de la solution (S) est de 2,1, égal à pK1.
Les espèces majoritaires issues de l'acide phosphorique
dans (S) sont H3PO4 et H2PO4-, en quantités égales.
je voudré savoir comment on trouve le coéfficient dissociation de l'acide phosphorique dans (s)
merci

[Coulonval]

pH = pKa + log (base) / (acide)
or ici pH = pKa d'où (base) = (acide) car log (base) / (acide) = log (acide) / (acide) = 0 (Rappel : log 1 = 0)
coef diss = (base)/(acide) (pour la réaction acide + eau = base + H+)
donc ton coefficient de dissociation vaut ici 1.

[Anfitrite]

Relis les explications de Citron_21...Si pH = pKa "c'est le pH de la solution lorsque tu a versé 2 fois moins de base que tu avais de H3PO4 à l'état initial, autrement dit à la demi-équivalence."
Donc il te reste la même quantité de forme acide (H3PO4) que de forme basique (H2PO4-)
La définition d'un coefficient de dissociation est : nombre de molécules ionisées/ nombre totale de molécules dissoutes.
Ici, il y avait donc au départ deux fois plus de H3PO4 que ce qui reste à la demi-équivalence donc je dirais plutôt que ton coefficient de dissociation (alpha)= 1/2
Mais, en pratique, on n'utilise pas cette définition de alpha lors d'une réaction acidobasique.....

[Coulonval]

Je m'excuse pour cette énormité ! j'édite tout de suite !
On ne peut pas éditer les anciens messages ?