Complexation et pH

[invite762c0631]

Bonjour, j'ai un exercice sur la complexation qui me pose des problèmes à la dernière question.

On étudie deux ions complexes du fer: le thiocyanattofer (III) et le fluorofer(III). le complexe Fe(SCN)^2+ donne une coloration rouge en solution si sa concentration est égale ou supérieure à 3,2*10^-6 mol/L. L'autre est incolore.

1) soit une solution S contenant 1,0*10^-1 mol/L de thiocyanate de potassium KSCN et 1,0*10^-3 mol/L d'ions Fe^3+. Calculer les différentes concentrations des espèces présentes. La solution est-elle colorée?
=> Ici, j'ai trouvée [Fe^3+]=7,77*10^-5 mol/L et [Fe(SCN)^2+]=1,0*10^-3mol/L donc c'est coloré.

2) A cette solution, on ajoute 1 mol/L de fluorure de potassium KF. quelle est la concentration de Fe(SCN)^2+ dans S'? Conséquence.
=> J'ai [Fe(SCN)^2+]=4,07*10^-8 mol/L donc ce n'est plus coloré

3) Par addition d'un acide fort dans la solution S', on provoque la réapparition de la coloration rouge. On suppose que l'addition de l'acide fort se fait sans variation de volume. Expliquer qualitativement le phénomène observé. Pour quelle valeur du Ph la coloration rouge sera t-elle à nouveau visible?
=>Si j'ajoute H3O^+, cela va réagir avec F^-, d'o* H3O^+ + F^- => H2O + HF dont le pka= 3,2
mais dans ma solution S', j'ai Fef^2+ + SCN^- => F^- + Fe(SCN)^2+
donc, je peux avoir H3O^+ + FeF^2+ + SCN^- => H2O + HF + Fe(SCN)^2+
non?
et je dois avoir [Fe(SCN)^2+]> 3,2*10^-6 mol/L
donc je pourrais remplacer son expression par la constante de la réaction d'au-dessus, sauf que j'ai des problèmes après pour connaître ma concentration de certaines espèces et du coup, je n'arrive pas à trouver la concentration à l'équilibre de H3O^+ donc le pH...
(je suis censé trouver pH<1,30... Donné par le professeur)

Est-ce que quelqu'un pourrait m'aider et m'éclaircir sur cette dernière question?
Merci beaucoup pour votre aide!
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[invitecdd0c48f]

Soit 1 L de solution (S) contenant : 10-3 mol d'ion Fe3+ ; 0,1 mol d'ion thiocyanate SCN- ; 0,1 mol d'ion fluorure F-.

données : constante de formation des ions complexes

[Fe(SCN)]2+ : Kf1 = 103 ; [Fe(F)]2+ : Kf2 = 103 ; pKa du couple HF/ F- : 3,2 ;

1. Nommer les ions complexes.
2. A partir d'un diagramme pFe expliquer la compétition entre les ligands SCN- et F- .
3. Les ions complexes [Fe(SCN)]2+ ont une couleur rouge intense ; cette teinte n'est visible que si leur concentration est au moins égale à c2 = 3,16 10-6 mol/L. Montrer qu'une diminution du pH de la solution (S) fait apparaître cette coloration.

corrigé [Fe(SCN)]2+ : ion thiocyanatofer III

[Fe(F)]2+ : ion fluorofer III

équation de formation des ions complexes :

Fe3+ + SCN- équilibre avec [Fe(SCN)]2+ ; Kf1 = 103 =

Fe3+ + F- équilibre avec [Fe(F)]2+ ; Kf2 = 106=

le complexe est d'autant plus stable que sa constante de formation est grande ;

L'ajout d'ion fluorure F- à une solution contenant l'ion complexe [Fe(SCN)]2+ provoque sa disparition:

[Fe(SCN)]2+ + F- équilibre avec [Fe(F)]2+ + SCN- dont la constante d'équilibre est :

cas limite d'une réaction quasi-quantitative.

abaissement du pH :

les équilibres suivants existent en solution :

(a) Fe3+ + SCN- équilibre avec [Fe(SCN)]2+ ; Kf1 = 103 = (5)

(b) Fe3+ + F- équilibre avec [Fe(F)]2+ ; Kf2 = 106=(6)

(c) HF + H2O en équilibre avec F- + H3O+ ; Ka = (4)

l'apport d'ion oxonium H3O+ provoque le déplacement de (c) vers la gauche (loi de modération) et la disparition d'une partie des ions fluorures. Ces ions F- sont partiellement régénérés par la rupture de l'équilibre (b) ( déplacement vers la gauche et formation dion fer III.. Ces ion Fe3+ sont alors consommés en (a) conduisant à la formation du complexe [Fe(SCN)]2+ et à l'apparition d'une coloration rouge.

écrire les équations de conservation :

[Fe3+] + [[Fe(SCN)]2+]+[[Fe(F)]2+]= 10-3 (1)

[F-]+[HF]+[[Fe(F)]2+ ]= 0,1 (2)

[SCN- ]+[[Fe(SCN)]2+] = 0,1 (3)

la teinte rouge apparaît lorsque [[Fe(SCN)]2+] = 3,16 10-6 mol/L d'où (3) donne :

[SCN- ] voisin 0,1 mol/L
(5) permet de calculer [Fe3+] = 10-3 * 3,16 10-6 /0,1 = 3,16 10-8 mol/L

[Fe3+] =3,16 10-8 mol/L
(1) permet de calculer [[Fe(F)]2+ ] = 10-3 - 3,16 10-6 - 3,16 10-8 voisin 10-3 mol/L

[[Fe(F)]2+ ] =10-3 mol/L
(6) permet de calculer [F-] = 10-6 * 10-3 /3,16 10-8 = 3,16 10-2 mol/L

[F-] =3,16 10-2 mol/L
(2) permet de calculer [HF] = 10-1- 10-3 -3,16 10-2 = 6,74 10-2 mol/L

[HF] =6,74 10-2 mol/L

pH fin = pKa + log [F-] / [HF] = 3,2 + log 3,16 / 6,74 = 2,87.

[jeanne08]

-tu calcules la constante de la réaction faite : H3O+ + FeF2+ + SCN- = FESCN 2+ + HF + H2O . Cette constante se calcule à patir des Kf est du Ka .
- la concentration en FeSCN 2+ doit etre supérieure à ...( valeur très petite) et la concentration en H3O+ est à calculer . Pour les autres espèces : le Fe est sous forme FeF2+ ( 10^-3 mol/L), SCN- est quasi intact soit 0,1 mol/L et le fluor est essentiellement sous forme de HF soit HF = 1 mol/L
... à toi de finir .