Questions solutions tampons

[invite38bec155]

Bonjour, je commence tout juste à voir les solutions tampons et j'ai quelques questions à ce sujet.

Si j'ai bien compris, une solution tampon contient une espèce acide et une espèce basique en quantité conséquente et peut donc neutraliser les H3O+ et le OH- qui sont ajoutés à la solution.

Si ces H30+ ou OH- sont totalement neutralisés, cela veut dire que la réaction entre H3O+ (resp. OH-) et la base présente dans la solution tampon (resp. l'acide) est totale ou quasi totale , est-ce exact ?

Si on ajoute trop de OH- ou H3O+ le pH finit par varier de façon significative. Pourquoi? Parce que l'acide ou la base a complètement réagit ???

N'hésitez pas à m'expliquer comment ça marche en détail j'aime bien comprendre les choses à fond.

Merci.
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[invitecc28040c]

Si j'ai bien compris, une solution tampon contient une espèce acide et une espèce basique en quantité conséquente et peut donc neutraliser les H3O+ et le OH- qui sont ajoutés à la solution

Exact

Si ces H30+ ou OH- sont totalement neutralisés, cela veut dire que la réaction entre H3O+ (resp. OH-) et la base présente dans la solution tampon (resp. l'acide) est totale ou quasi totale , est-ce exact ?

Encore exact

Si on ajoute trop de OH- ou H3O+ le pH finit par varier de façon significative. Pourquoi? Parce que l'acide ou la base a complètement réagit ???

Une solution tampon a un pouvoir tampon, mais celui-ci n'est pas infini. Au bout d'un certain ajout d'acide ou de base, le pH commence enfin a changé.

Pour que tu es une petite idée, imagine la courbe pH=f(V) d'un dosage acido-basique où tu fais réagir un acide faible avec de la soude par exemple.
La zone tampon se situe au niveau de la demi-équivalence, là où la variation de pH est faible lors de l'ajout de la base. C'est aussi à ce niveau là que la concentration en acide faible et sa base conjuguée sont identiques.


Il y a aussi la zone après l'équivalence où le pH varie peu, mais là, on parle de pseudo-tampon.

[invite38bec155]

Merci pour tes explications Splash, je commence à mieux comprendre, mais je n'arrive pas à résoudre des exercices sur le titrage d'une solution tampon.

Par exemple pour cet exercice:
On dissout 21g d'acide benzoique C6H5COOH, et 18g de benzoate de sodium C6H5COONa, dans de l'eau pour préparer 500 mL de solution tampon.
Quel est le pH de cette solution?
Pour ça j'ai trouvé, je calcule les concentrations initiales d'acide et de base, puis grace à la valeur de la cste d'équilibre de la réaction C6H5COOH + H2O --> C6H5COO- + H3O+ j'arrive à trouver que le pH de la solution tampon est 4.06

Ensuite on me demande: quel est le pH de la solution obtenue par adjonction de 50mL de NaOH 0.15 mol/L à 50 mL de cette solution tampon?
et là je bloque comment dois-je m'y prendre?
Faut-il que j'utilise la cste d'équilibre de la réaction C6H5COOH + OH- --> C6H5COO- + H2O ??

Quelqu'un peut-il m'aider merci bcp.

[invitecc28040c]

Tu pars de la réaction que tu viens d'écrire, tu sais que la réaction est totale (acide faible + base forte), tu calcules les concentrations initiales (pour les réactifs, mais petit changement, il y a aussi un produit), tu calcules les concentrations finales (normalement il te reste de l'acide et de la base conjuguée)

Grâce à ces concentrations, tu refais le même calcul que dans la première partie de l'exercice, et tu retrouves le pH

[A voir en vidéo sur Futura]

[invitecc28040c]

J'ai fais les calculs
pour le premier pH, je trouve pH=4.17 (au lieu de 4,06)
pour le seconde pH, je trouve pH=4,58

J'espère que ce sera bon pour toi

[invite38bec155]

Merci je vois comment tu fais. Moi je trouve 4,5 pour la deuxieme question, mais je pense qu'on a pas pris exactement la même valeur pour le pKa de C6H5COOH, et c'est pourquoi nos résultats diffèrent un peu. (moi j'ai pKa = 4,19)
En tout cas je suis bien sensé trouver 4,06 et 4,5 car mon livre me donne la solution, mais pas la manière d'y parvenir.

Merci beaucoup pour ce coup de pouce!

[invitecc28040c]

j'avais utilisé pKa=4,2
M'enfin le principal est que tu trouves le bon résultat

[PaulHuxe]

dans ton cas, tu as un mélange d'acide et de sa base conjuguée. ne te lance pas dans des calculs trop complexes, applique simplement la relation pH =pKa + log (base/acide)

[invitecc28040c]

Je ne suis pas contre l'utilisation de telle formule (Après tout, chacun fait ce qu'il veut), et encore c'est un cas simple (acide faible et base faible), mais le problème se complique tout de même un peu si on veut appliquer aussi une formule pour les mélanges acide fort, base faible ...
A la fin, à force d'utiliser les formules toutes faites, c'est qu'on ne comprend plus ce qu'il se passe ....

M'enfin, chacun sa méthode

[PaulHuxe]

je suis presque d'accord avec toi.

J'utilise un minimum de formules, préférant retrouver les résultats avec un peu de logique, quand c'est faisable facilement.

Celle-ci fait partie de mes quelques formules "de base" qui permettent de gagner du temps. Et elle est vraiment "basique", c'est ni plus ni moins que la définition du pKa écrite différamment.

Evidemment, dans le cas de mélanges acide fort/base faible, on n'utilise plus directement...mais elle réintervient après une ligne de calcul et le problème est réglé.

bon, me dire que je ne comprend pas ce qui se passe dans un problème de pH en solution aqueuse, je serais de mauvaise humeur je me vexerais presque

[invitecc28040c]

Attention, je n'ai pas dit que toi, tu ne comprenais pas ce qu'il se passait, mais pour quelqu'un qui débute, je pense que c'est mieux de comprendre en utilisant les équations bilans qu'avec des relations toutes faites.
Bon c'est clair qu'il faut avoir un minimum de relation dans la tête et que celle-ci est à la "limite" de l'oubli (pour ma part)

[PaulHuxe]

Attention, je n'ai pas dit que toi, tu ne comprenais pas ce qu'il se passait,

je sais bien... j'avais juste envie d'être de mauvaise foi pour une fois....

[invitecc28040c]

ma foi, pourquoi pas

[invite38bec155]

Splash, je suis tout de même curieux de connaître la façon dont tu as résolu l'exercice et de savoir pourquoi nous tombons sur des résultats certes très similaires mais tout de même différents.

Soit nous n'avons pas les mêmes concentrations de départ en acide et en base, soit nous n'avons pas procédé de la même manière pour calculer le pH proprement dit.

Perso (première question), j'ai 21g d'acide dans 500 mL c'est 0.334 mol/L, et 18g de C6H5COONa c'est 0.25 mol/L

Ensuite, pour calculer le pH, j'utilise
1) les équilibres
[H3O+] [OH-] = 10^-14
[C6H5COO-] [H3O+] / [C6H5COO-] = 10^-4.19

2)bilan des masses
[C6H5COOH] + [C6H5COO-] = c(initiale de base) + c(initiale d'acide)

3)Electroneutralité
[H3O+] - [C6H5COO-] - [OH-] = 0


Avec tout ca j'ai une équation du second degré qui m'amène au pH.

[invitecc28040c]

Cette solution marche aussi, mais je n'ai pas fait comme ça
(Les formules, j'aime pas; les bilans, j'aime pas !!! Oui, je fais le difficile )

Je fais le tableau d'avancement de la réaction
C₆H₅COOH + H₂O -> C₆H₅COO^- + H₃O⁺

[C₆H₅COOH] // ### // [C₆H₅COO^-] // 0

[C₆H₅COOH] - x // # // [C₆H₅COO^-] + x // x

avec [C₆H₅COOH] = 0.334 mol.L^-1
et [C₆H₅COO^-] = 0.25 mol.L^-1

et là, je viens de me rendre compte de mon erreur, je m'étais trompé dans la concentration en C₆H₅COO^-

Ensuite, tu utilises la formule du Ka = [C₆H₅COO^-].[H₃O⁺]/[C₆H₅COOH]

Tu obtiens une équation du second degré, qui si tu la résouds te donne la concentration en H₃O⁺

Voili voilou

[invite38bec155]

Oui finalement on fait la même chose (on tombe sur la même équation du second degré) sauf que ton approche est un peu plus "logique" alors que la mienne est plus "mathématique".