Dissociation mélange acide fort + sels d'acide faible

[nfa]

Bonjour,

J'ai quelque peu réorienté mes études sur la fin et mon nouvel emploi m'oblige à utiliser de la chimie. Mais il s'avère que mon niveau est assez moyen...
J'ai une solution (pH 7.2) à laquelle j'ai ajouté de l'acide chlorhydrique NaOH (2M) pour descendre le pH à 5.

J'ai pris 95 mL de cette solution pH 5 à laquelle j'ai ajouté 5mL de sodium DL-lactate concentré à 50% (sels d'acides lactiques). Si je ne me trompe pas je me retrouve avec une solution contenant 1% de sodium DL-lactate. Logiquement j'aurais tendance à penser que ces sels sont totalement dissociés en CH3CH(OH)COO- + Na+.

Mais il y a également la réaction CH3CH(OH)COO- + H+ <-> CH3CH(OH)COOH qui convertit les ions lactate en acide lactique. Sachant que le pka de l'acide lactique est de 3.9, comment savoir qu'elle est le pourcentage de CH3CH(OH)COOH (acide non dissocié) vs CH3CH(OH)COO- (acide dissocié) ?

Je suis franchement perdu, donc la moindre piste n'hésitez pas

Merci à tous
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[nfa]

Petite correction, ma solution ne fait pas 1% mais bien 2.5% (Ensuite je la redilue dans 4 volumes de solution pH5 obtenue tout au début pour obtenir 1%).

[moco]

Aïe, aïe, aïe ! Voilà quelqu'un qui croit que l'acide chlorhydrique est NaOH. On est bien parti !
L'acide chlorhydrique est HCl. NaOH est l'hydroxyde de sodium.
Ce qu'il faudrait savoir avant toute chose, c'est ce que contenait ta solution initiale, dont le pH est donné égal à 7.2. Et comment fais-tu pour savoir que le pH final est de 5 ?
On discutera de la suite plus tard.

[nfa]

Oui évidemment je devrais mieux m'abstenir d'écrire à deux heures du matin. J'équilibre soit par NaOH soit par HCl pour obtenir un pH cible et en l’occurrence c'est bien sur HCl mon pH de départ étant de 7.2

On va dire que ma solution de départ est de l'eau ça simplifiera un peu les choses (en réalité c'est du "tryptic soy broth" pour être précis soit 32g de nutriments divers dilués dans 1L d'eau). Je rajoute du HCl a 2M jusqu'à descendre à ph5 (mesuré au pHmètre).

[A voir en vidéo sur Futura]

[nfa]

Une petite précision, pour atteindre ce pH5 j'ai ajouté 14mL de HCL(2M) dans 1L de solution.

[nfa]

Si ma solution initiale était de l'eau ça reviendrait à une dilution et donc à produire du HCl à 0.014/(1+0.014)*2=0.028M

Si je ne me trompe pas comme pH = -log[H30+] le pH aurait alors été de 1.56... Donc effectivement on ne peut pas vraiment négliger le pouvoir tampon de ma solution et considérer ça comme de l'eau. Je me trompe ?

[moco]

En effet, ta solution a un pouvoir tampon très prononcé. Ce serait utile de savoir vraiment de quoi elle est constituée. D'acides aminés ?
Très grossièrement parlant, on peut dire que 32 g de ta substance dissoute contient à peu près 0.028 mole d'une base faible capable de faire un tampon efficace.
Ceci dit, à quoi veux-tu en venir ? Pourquoi amener à pH 5 ? Et pourquoi ajouter du lactate ? Est-ce que tout cela a une raison ?

[nfa]

Merci, la composition est la suivante (d'un autre fabricant, ici il ne faut que 30g/L mais les proportions sont globalement identiques) :
Enzymatic Digest of Casein...............17.0g
Enzymatic Digest of Soybean Meal......3.0g
Sodium Chloride...................... .........5.0g
Dipotassium Phosphate..................... 2.5g
Dextrose...................... ...................2.5g

Donc un peu de tout, des acides aminés notamment mais on ne les connait pas précisément. C'est un milieu de culture pour les bactéries.

L'expérience s'inscrit dans le cadre de l'analyse des effets de l'acide lactique (ici 1%) sur S.aureus. Le problème est que d'après des recherches effectuées l'acide lactique non dissocié est un bon inhibiteur, mais par contre le lactate est métabolisé par S. aureus... ce qui complique un peu les choses.

C'est pourquoi mon superviseur m'a demandé de baisser le pH à 5 pour qu'il y ait une portion d'acide non dissocié dans le mélange, mais je n'arrive pas à calculer cette proportion.

[moco]

Aux pH de 5 et de 7, la très grande majorité de l'acide lactique est sous forme basique. Il ne reste que très peu de molécules d'acide lactique non dissocié. Le rapport est vite calculé. On pose que a désigne la concentration de lactate, et b la concentration d'acide sous forme moléculaire acide. Dans ce cas :
K_a = 10^-3.9 = [H⁺] a/b.
A pH 5, on tire que a/b = 10^1.1 = 12.5. Donc il y a 12.5 fois plus de lactate que d'acide lactique. La proportion d'acide lactique est de 7.3 %. Celle de lactate est de 92.3 %.
Ce 7.3% n'est pas beaucoup.
Mais évidemment, c'est bien mieux qu'à pH 7, où le rapport a/b vaut 1250, et où donc la proportion d'acide lactique est inférieure à 0.1%.

[Sephiroth300]

Bonjour,

Si la seule question est, combien y a-t-il d'acide non dissocié dans le mélange, il suffit d'appliquer la relation pH = pKa + log [base]/[acide]
Tu connais ton pH, ton pKa, tu pourras donc déterminer le rapport des concentrations de la base conjuguée/acide

Edit : pas assez rapide

[nfa]

Merci à vous deux dans mes tentatives j'étais arrivé à 12.5 mais je ne savais plus quoi en faire. Puis là je viens de réaliser qu'il suffisait de rajouter l'équation a+b=1 pour obtenir un système et résoudre Je dois être vraiment crevé, vivement que cette thèse se termine, même si c'est super intéressant. En dormant un peu plus je suis sur que tout irait beaucoup mieux

Pour information, je ne descends pas en dessous de ph5 car la croissance de S.aureus a beaucoup plus de mal à croitre en dessous. De toutes manières cette expérience est très mal pensée car la bactérie fais monter le pH externe donc dissocie l'acide ce qui fait qu'il n'agit que quelques minutes.

[Sephiroth300]

Pour information, je ne descends pas en dessous de ph5 car la croissance de S.aureus a beaucoup plus de mal à croitre en dessous. De toutes manières cette expérience est très mal pensée car la bactérie fais monter le pH externe donc dissocie l'acide ce qui fait qu'il n'agit que quelques minutes.

Pourquoi ne pas agir dans un tampon, style acétate, pour garder un pH de 5 tout au long de l'expérience? Cela permettrait d'établir des conclusions plus rigoureuses

Bon courage pour ta thèse!