pH ampholyte

[invite2e69be5c]

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 !
-----

[invite2e69be5c]

################

[inviteb5ca46fd]

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.

[inviteb5ca46fd]

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

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2e69be5c]

Merci pour ta réponse betty!

J'ai écris les 3 équations :

KOH ==> K⁺ + OH^-
H₂PO₄^- + H₃O⁺ ==> H₃PO₄ + H₂0
H₂PO₄^- + H₂0 ==> HPO₄^2- + H₃O⁺

J'ai donc en solution : OH-, HPO₄^2- 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 HPO₄^2- 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!...

[inviteb5ca46fd]

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^-/HPO₄^2- et HPO₄^2-/PO₄^3-
Tu sais aussi que pKa = - log Ka
Je te donne aussi tous les ions présents en solutions, K⁺, OH^-, Na⁺, H₂PO₄^-, HPO₄^2-, PO₄^3- 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.

[moco]

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 HPO₄^2- en ion phosphate PO₄^3-, 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 PO₄^3- vont réagir selon :
PO₄^3- + H₂O --> HPO₄^2- + OH^-
dont la constante d'équilibre est 10^-14/10^-12.3 = 10^-1.7 = 0.02
[HPO₄^2-] = [OH^-] = x
[PO₄^3-] = 0.001 - x
Fais les calculs. C'est une équation du 2ème degré en x. Tu vas trouver à peu près pH 11.

[inviteb5ca46fd]

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 HPO₄^2-/PO₄^3- intervient parce que H₂PO₄^- est entièrement consommé car sa concentration est la moitié de OH^-.
Sachant que [H3O+][OH-]=10^-14 et K_a3=12,3, je trouve alors aussi un pH de 11

Merci Moco et désolé de cette stupide erreur de débutante

[invite2e69be5c]

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) ...

[inviteb5ca46fd]

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.