pH d'une solution entre un acide faible et base forte

[Mariastephan]

bonjour,
on a fait le titrage d'une solution aqueuse d'un acide carboxylique de concentration inconnue par une solution d'hydroxyde de sodium.
On a l'acide malonique: K₁ = 1.42.10^-3 K₂ =2.10^-6
Citer les differentes especes chimiques presents dans la solution initiale. le pH de cette solution etant egal a 1.1 calculer la concentration molaire de chacune de ces especes. En deduire la concentration molaire initiale C₀ de la solution d'acide.

(Remarque : on a le graphe de pH en fonction de V_NaOH est ce qu'il peut m'aider a calculer les concentrations?)
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[Mariastephan]

voici ce que j'ai fais:
pH=pke+log (OH^-)
1.1=14+log(OH^-)
[OH^-] =10^-12.9
[OH^-]= 1.25.10^-13
juste?

[nlbmoi]

Bonsoir

Au départ, tu es en présence d'un diacide faible : à partir des Ka, tu vas pouvoir tracer le diagramme de prédominance de cet acide et en déduire à pH=1,1 les espéces présentes initialement. Ensuite, en faisant un bilan de matière et à l'aide des Ka, tu pourras déterminer leurs concentrations.

[Mariastephan]

K¹>K₂ donc c,est la premiere reaction qui donne K₁ qui va determiner le pH, Pka=10^-K₁=2.8
parsuite le pH a l'equivalence est egale a 4(d'apres le graphe) donc PH=1.1<PKa-1 donc les especes predominantes son H₂A qui est :
COOH-CH₂-COOH ,
on aurait la reaction suivante:
COOH-CH₂-COOH + OH^- ->COOH-CH₂-COO^- +H₂O
don't le pH=pka + log [COOH-CH₂-COO^-]/[COOH-CH₂-COOH]
mais les deux concentrations sont a 2 inconnus, que je ne peux plus les chercher.
q'est ce que je dois faire?

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- le diacide est noté AH2.
- au départ on a AH2 comme tu le dis. Les constantes Ka1 et Ka2 sont toujoiurs vérifiées donc à pH = 1,1 tu peux calculer les rapports des concentrations des différentes espèces.
- lorsqu'on ajoute OH- il se produit la réaction que tu as écrite : AH2 + OH- -> AH- + H2O et à l'équivalence on a mis juste ce qu'il faut de OH- pour réagir avec les AH2 présents donc CAH2 *VAH2 = COH*Veq . Je suppose que l'on t'indique le volume de solution acide et que tu lis sur le graphe le volume équivalent, tu vas a ainsi déterminer CAH2

notes : le pH en V=0 permet de calculer aussi C0 par la formule donnant le pH d'une solution d'acide faible dont on connait le pKa
la formule pH =pKa+ log ((base)/(acide)) est toujours vérifiée mais pas forcement utilisable en pratique. Cette formule est obtenue en prenant logKa ...

[Mariastephan]

bonjour,
avant de vous montrer de nouveau qu'est ce que j'ai fait, je vous empri de me suivre etape par etape pour comprendre bien qu'est ce que je suis entrain de faire.
Ma premiere question est: lorsqu'ils ont demande de trouver les especes predominante dans la solution initiale V=0, qu'est ce qu'on a comme especes autres que H2A?? la soude n'est pas encore ajoute donc la reaction n'a pas encore debuter n'est ce pas?

[Mariastephan]

D'apres les valeurs de K1 et K2 on peut trouver Pka1=2.8 et Pka2= 5.7 et d'apres le graphe on trouvé Ph=Pka=2 au 1er point de Demi equivalence donc dans les deux cas de pka on a pka>ph je ne compends vraiment pas qu'est ce qui se passe

[jeanne08]

Avec le graphe je suppose que l'on te donne la quantité de solution d'acide utilisée, la concentration de la soude . Quels sont les volumes équivalents lus sur le graphe ?

[Mariastephan]

aucune concentration n'est donne dans cet exercice mais voyez qu'est ce que j'ai repondu:
d'apres le domaine de predominance on peut conclure que l'espece predominante dans la solution initiale est H₂A qui se dissocie dans l'eau selon : H₂ + H₂O -> HA^- +H₃O⁺
K₁>K₂ donc c'est l'equation qui donne K1 qui va determiner le pH.
on ecrit le bilan de matiere qui est : pour H2A: C₀ - x , pour HA^-: x , pour H₃O⁺ : x
parsuite on a donne le pH qui est egal a 1.1 donc on a 1.1= -log (H3O+) donc H3O+=0.079 mol/L
d'apres l'euqation on a : [H3O+]=[HA-]=0.079 mol/L
a v=0 on a pH= 1/2(pka1-logC₀) donc on aura 1.1 = 1/2(2.8-logC0) donc C0=4mol/L

est ce que c'est correcte?

[jeanne08]

Je trouve que ta réponse est correcte ...
Tu connais donc la concentration en AH- et tu vas alors trouver la concentrations en A2- à partir de K2
On devrait trouver pH = pK1 à la première demiéquivalence.

[Mariastephan]

d'accord merci , mais j'ai un petit soucis, ils ont ecrit dans mon cours de chimie que ces relation pour calculer le pH ne peuvent etre applique que lorsque pka2-pka1>4 or dans ce cas 5.4-2.8=2.6<4, comment ca?

[jeanne08]

Cela dépend un peu du niveau d'approximations accepté. La concentration en AH2 est 4 mol/L , celle de AH- est d'environ 0.08 mol/L << 4 mol/L et celle de A2- est de l'ordre de 10^-6 mol/L<< 0.08 mol/L . On voit bien que AH2 est bien prépondérant !!

note : ce pH de 1.1 est vraisemblablement un peu approximatif , la concentration C0 calculée à partir de ce pH est donc assez peu précise . Le dosage exact se fait à partir d'un volume équivalent ... bref , tout à fait entre nous, je trouve que cet exo est assez peu bien posé ... donc on ne devrait pas pinailler sur les approximations !!