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pH ampholyte



  1. #1
    louloute76

    pH ampholyte


    ------

    Bonjour à tous,

    J'ai un exercice sur les pH en chimie analytique, cela concerne un mélange avec une espèce ampholyte. Voici l'énoncé :

    Calculer le pH d'une solution contenant KOH à C1=0,0020 mol/L et NaH2PO4 à C2=0,0010 mol/L.

    pKa1 = 2,1 pour H3PO4/H2PO42-
    pKa2 = 7,2 pour H2PO4-/HPO42-
    pKa3 = 12,3 pour HPO42-/PO43-


    Au départ il y a en solution : OH- , H2PO4-

    J'ai réussi à trouver une équation concernant l'espèce ampholyte :

    3H2PO4- ==> 2H3PO4 + HPO42-
    10-1 - 3x 2x x

    Mais je ne sais pas si on doit prendre en compte le OH- ou si l'espèce ampholyte prime sur le reste ? Je sais même pas si j'ai bien commencé avec cette équation...
    Un peu d'aide s'il vous plaiiit lol !

    -----

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  4. #2
    louloute76

    pH ampholyte

    ################
    Dernière modification par HarleyApril ; 23/02/2008 à 21h20. Motif: merci d'éviter les doublons

  5. #3
    betty70

    Re : pH ampholyte

    Bonjour

    Tu as fais quelques erreurs.
    Voici quelques conseils pour t'aider à trouver la solution.
    Premièrement tu écris les trois équilibres de réaction avec l'eau, puis les équations avec les valeurs des Ka. Ceci va te permettre d'avoir les concentrations de tes ions.
    Ensuite tu écris l'électroneutralité de ta solution en prenant en compte tous les ions intervenant puis connaissant toutes les concentrations sauf celle de H+ tu obtiendras ton pH.

    En espèrant t'avoir aidé.

  6. #4
    betty70

    Re : pH ampholyte

    Un autre petit détail concernant ta question sur le fait de négliger l'ion OH-.
    Dans ce cas tu ne peux pas le négliger car sa concentration est supérieure a celle de l'amphotère. Sinon il y avait une formule toute simple pour obtenir le pH soit pH = (pKa1 + pKa2)/2

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  8. #5
    louloute76

    Re : pH ampholyte

    Merci pour ta réponse betty!

    J'ai écris les 3 équations :

    KOH ==> K+ + OH-
    H2PO4- + H3O+ ==> H3PO4 + H20
    H2PO4- + H20 ==> HPO42- + H3O+

    J'ai donc en solution : OH-, HPO42- et H3PO4, c'est bien ça?
    En essayant de faire comme dans mon cours, avec l'échelle des pKa, je vois que H3PO4 peut réagir avec HPO42- et OH-.
    Mais j'ai vraiment l'impression de tourner en rond, et je ne comprends pas comment faire pour calculer les concentrations! J'ai essayé, mais n'ayant pas celle de H+, je n'y arrive pas!
    Je connaissais la formule de pH pour les ampholytes (pKa1+pKa2)/2, mais comme on a OH- aussi en solution, on doit en tenir compte donc est-ce qu'il ne faut pas utiliser une autre formule ?

    Je suis désolée, j'ai vraiment du mal avec la chimie analytique... Pourrais-tu m'éclairer un peu plus s'il te plait ? Merci beaucoup!...

  9. #6
    betty70

    Re : pH ampholyte

    Alors alors

    Déjà ce n'est pas les trois équations dont tu as besoins pour calculer tes concentrations.
    En effet tu as bien KOH = K+ + OH- et NaH2PO4 = Na+ + H2PO4-, (avec bien sur le = étant une double flèche à double sens) mais se sont les équations de dissolution dans l'eau. Cependant tu as déjà deux concentrations données dans l'énoncé: soit [OH-] = 0,002M et [H2PO4-] = 0,001M, M = mol/L

    Ensuite écris tes équilibres soit:
    1er couple H3PO4/H2PO4- --> ça te donne H3PO4 + H2O = H2PO4- + H30+ avec Ka1= [H2PO4-]x[H30+]/[H3PO4]
    Je te laisse écrire les équations ainsi que les expressions de Ka2 et Ka3 pour les deux couples suivants soit H2PO4-/HPO42- et HPO42-/PO43-
    Tu sais aussi que pKa = - log Ka
    Je te donne aussi tous les ions présents en solutions, K+, OH-, Na+, H2PO4-, HPO42-, PO43- et H30+. Avec cela tu peux écrire ton électroneutalité en faisant bien attention à la charge des ions !!!

    Voila essaye de trouver les expressions des Ka puis l'électroneutralité et montre moi je te dirais si ça va.

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  11. #7
    moco

    Re : pH ampholyte

    Les réponses de Betty ne sont pas très utiles. Ce qu'il faut d'abord observer, c'est que si on mélange ensemble KOH et Na2HPO4, il va y avoir une réaction chimique.
    Et comme tu as 2 fois plus de KOH que de NaH2PO4, il va y avoir exactement de quoi effectuer la transformatikon de ton ion HPO42- en ion phosphate PO43-, par transfert de proton.
    Donc tout se passe comme si tu avais une solution qui contient 0.001 mole de K3PO4 et c'est tout.
    Il ne s'agit que de calculer le pH de cette solution.
    Tu poses que une partie de ces ions PO43- vont réagir selon :
    PO43- + H2O --> HPO42- + OH-
    dont la constante d'équilibre est 10-14/10-12.3 = 10-1.7 = 0.02
    [HPO42-] = [OH-] = x
    [PO43-] = 0.001 - x
    Fais les calculs. C'est une équation du 2ème degré en x. Tu vas trouver à peu près pH 11.

  12. #8
    betty70

    Re : pH ampholyte

    yes, c'est vrai je n'ai pas fait attention, nous sommes en milieu basique et non en milieu acide...
    Donc au lieu d'utiliser le couple H30+/H20 pour équilibre les équations, il faut utiliser le couple H20/0H-
    Tu vois que seul le couple HPO42-/PO43- intervient parce que H2PO4- est entièrement consommé car sa concentration est la moitié de OH-.
    Sachant que [H3O+][OH-]=10-14 et Ka3=12,3, je trouve alors aussi un pH de 11

    Merci Moco et désolé de cette stupide erreur de débutante

  13. #9
    louloute76

    Re : pH ampholyte

    Merci pour vos réponses, je comprends mieux comment trouver l'équation.
    Mais pourquoi on utilise le pKe alors qu'il n'y a pas de H3O+ ?
    J'ai beaucoup de mal à raisonner en chimie analytique, je n'arrive jamais à déterminer exactement les espèces en solution ou qui réagit avec qui (je débute lol) ...

  14. #10
    betty70

    Re : pH ampholyte

    Citation Envoyé par louloute76 Voir le message
    Merci pour vos réponses, je comprends mieux comment trouver l'équation.
    Mais pourquoi on utilise le pKe alors qu'il n'y a pas de H3O+ ?
    J'ai beaucoup de mal à raisonner en chimie analytique, je n'arrive jamais à déterminer exactement les espèces en solution ou qui réagit avec qui (je débute lol) ...
    Tu utilises le pKe car tu as les ions 0H- dans ta solution et l'autoprotolyse de l'eau qui se réalise donc tu as aussi des ions H30+, mais de concentration très faible d'où le pH de 11.
    En fait quand ton solvant est de l'eau, tu as toujours des ions OH- et H30+ défois les concentrations sont négligées et défois non ça dépend ce que tu fais.
    Pour trouver les espèces en solutions, regardes ce que tu mets au début dans ta solution et ce qui se dissout.

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