Ph et Pka : oula !

[invite695a4cd2]

Bonjour, j'aurais besoin de quelques réponses au sujet du pka et ph d'une solution.
Je reprends une question qui avait déjà été posée par " theo2059" : pka=4 , ph=5 acide ou base ?
D'accord la solution est acide ( car ph<7) et la base prédomine ( car ph>pka).
Mais quand on relie les deux, je n'y comprends plus rien.

Le ph est donc la quantité de ions oxonium produits par l'eau avec un acide?
Le pka est bien le " ph neutre" d'un couple acide-base ?
Peut-on avoir une solution avec un pka mais sans ph, si il n'y a pas de réaction avec l'eau?
Je n'arrive pas bien à me reprèsenter clairement ce que c'est le pka et le ph, c'est en fait ça le problème de base! ^^
Merci de m'aider!
-----

[invited2c5bd21]

Le pH veut dire "potentiel hydrogène"

En règle générale, on ne l'utilise qu'en milieu aqueux donc.
Pöur certains autres milieux (exemple méthanol absolu) on peut utiliser par extension le "pH" mais c'est plus souvent remplacé apr autre chose.

Ton soucis est simple à règler :

Lorsque tu as un composé avec un pka donné (exemple 4) et que tu te places dans un milieu ou le pH est par exemple de 7, tu as donc pH > pka.
Donc tu observes la forme basique.

En fait, au pka du composé, tu peux te souvenir que cela revient à pH 7 pour l'eau : au dessus : forme basique, en dessous, forme acide.

[invite695a4cd2]

D'accord je comprends, mais qu'est-ce qui se passe concretement quand on a par exemple une base qui prédomine mais un ph acide ?

[invite695a4cd2]

Jsuis désolée mais j'ai vraiment du mal à diffèrencier une " forme basique" et "une base qui prédomine" ! :s
"base qui prédomine" c'est par rapport aux concentrations
"forme basique" c'est par rapport à la quantité d'ions oxonium
c'est bien ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invited2c5bd21]

Ben par logique, tu ne peux pas avoir et une base qui prédomine, ET un pH "acide"

Si la base prédomine, c'est que tu est en "pH" "basique" (je mets entre "..." car ces termes sont plus spécifiques à l'eau)

Pour la prédominance, je ne sais pas ton niveau actuel, mais un des cas d'école pour ainsi dire est de faire le calcul de prédominance par rapport au Ka/pKa...

Pour cela, écrit le Ka de la réaction, simplifie tout comme il faut, à la fin tu obtiendras un truc du style :
2 unités de pH : > 99% de prédominance.

Ce qui veut dire ?
Simplement que si tu est à un pH >pKa+2 (par exemple, pH 9 dans l'eau) tu as une prédominance supérieure à 99% de l'espèce basique du couple ;
Et si tu es à pH < pKa -2 (par exemple pH 5 dans l'eau) tu as une prédominance supérieure à 99% de l'espèce acide.

(dans ces cas, les pH sont > ou = , mais y'a pas un signe simple pour cela sur mon clavier ^^ )

J'espère avoir été clair :s

[invite83d165df]

Si tu as plusieurs composés différents dans la même solution, tu peux avoir un pH acide ET un des composés en forme basique.

Evidemment, si tu as un seul composé c'est impossible...

[invited2c5bd21]

Un pH acide, mais pour un composé.
Après il faut voir quel est ta "référence" de composé pour dire si le pH est acide ou basique. (si tu es hors de l'eau)
Ou alors sinon, tu te sers du pKi du solvant, mais au fond je crois que tout cela peut embrouiller si l'on n'a pas bien compris toutes ces notions.

[invite695a4cd2]

Oulala , jsuis désolée mais pour l'instant je suis pas trop avancée dans mon problème :s ^^
J'espère que ça ne vous décourage pas!
Déjà un détail que je ne comprends pas et qui du coup me met pas à l'aise dans vos explications ; c'est que je n'arrive pas à me représenter ce qui se passe dans mon bécher quand j'ai tel ph et tel espèce qui prédomine.
Par exemple, si on prend l'équation:
HA + H20 = A- + H30+
Le ph c'est au niveau des H30+ produits ?
Mais dans ce cas , il y a autant d'H30+ que de bases produites ; dans quel cas elle pourrait dominer ?

Bref, j'ai du mal à bien exprimer mon problème, j'espère que vous comprendrez de cette façon!

ps : J'ai un niveau terminale !

[moco]

Imagine le cas de l'acide acétique. Il a un pK_a de 4.74.
Si tu considères des solutions d'acide acétique de différentes concentrations, avec ou sans adjonction d'autres acides, il y a une constante dans toutes ces solutions.
Si leur pH est plus petit que 4.74, la forme de l'acide qui prédomine en solution est la forme acide HA ou CH₃COOH. Si le pH est plus grand que 4.74, la forme qui prédomine en solution est la forme basique de l'acide acétique, donc c'est la forme CH₃COO^-, ou A^-.
Par exemple, si la solution a un pH de 5, la forme qui prédomine est le ion CH3COO-. C'est le ion basique de l'acide acétique. Mais, malgré tout, la solution est acide ! Toutes les solutions dont le pH est inférieur à 7 sont acides.
Est-ce que c'est là que le bât blesse ?

[invite695a4cd2]

Non ce n'est toujours pas ça! ^^
Les histoires de ph< ou > pka , je les connais par coeur , mais j'apprends des choses que jcomprend pas ! :s
Ce que je ne comprends pas, c'est ce qui se passe physiquement dans le bécher.

Si on prend juste le ph, qu'est-ce ça veut dire physiquement qu'une solution est acide, d'accord il y a beaucoup d'ions oxonium mais d'où est-ce qu'ils sont produits ? De la réaction avec l'eau ?
Pourtant dans des exercices, on mélange plusieurs solutions, et on détermine leur ph.
Ca veut dire qu'elle ont toutes les deux été soumises à une réaction avec de l'eau avant , pour avoir un ph fixe chacune?

[invited2c5bd21]

Dans le cas de l'eau, si tu prends uniquement le pH, en effet cela t'indique les ions oxonium.

Leur production, tout dépend :

-une partie (négligeable) vient de la dissociation de l'eau (2 H₂O = HO^- + H₃0⁺)

Une autre partie, dans ton cas, provient de l'espèce acide mise en solution, que tu nommes HA :

HA + H20 = H30+ + A-

En fait tu as ici deux couples acide/base :

Le couple HA/A-
Le couple H30+/H20

Tu fais donc la réaction entre l'acide le plus acide (HA) et la base la plus basique (H20) pour obtenir la base conjuguée de l'acide le plus fort (A-) et l'acide conjugué de la base la plus forte (H30+)

C'est bon la?

[invite695a4cd2]

euh...non ^^ ( ftfx : )

Quand on dit d'un mélange qu'il a un ph, on peut imaginer que dans le bécher , les espèces du mélange produisent des H30+ où aménent leur H30+ qu'elles ont produites avec l'eau ?

Je n'arrive pas à me reprèsenter ce qu'est le ph physiquement ! :s

[invited2c5bd21]

Ben en fait, les oxoniums proviennent de la réaction de l'espèce avec l'eau (dans l'eau)

Le pH, c'est en fait un truc mathématique qui exprime la concentration des ions H30+ : -log [H30+]


L'acide HA réagit donc avec l'eau, H20 pour former H30+ (H du HA et H20) et A- (HA sans le H+, don c A-)

[invite695a4cd2]

Okay, mais si on mélange deux couples ,
CH3COOH/CH3COO- et HCl/Cl-
on a donc CH3COOH + Cl- = CH3COO- + HCl
T'es d'accord qu'il y a pas d'intervention de l'eau dans cette réaction?
D'où viennent les H30+ qui vont déterminer le ph de la solution alors?

[invited2c5bd21]

Okay, mais si on mélange deux couples ,
CH3COOH/CH3COO- et HCl/Cl-
on a donc CH3COOH + Cl- = CH3COO- + HCl
T'es d'accord qu'il y a pas d'intervention de l'eau dans cette réaction?
D'où viennent les H30+ qui vont déterminer le ph de la solution alors?

Attention : quand tu écris HCl, c'est entendu HCl gaz.
Et non pas HCl dissous dans l'eau : en effet HCl étant acide fort, dans l'eau il n'existe plus que des ions H30+ et des ions Cl-

e te laisse donc préciser ta question.

[vpharmaco]

Okay, mais si on mélange deux couples ,
CH3COOH/CH3COO- et HCl/Cl-
on a donc CH3COOH + Cl- = CH3COO- + HCl
T'es d'accord qu'il y a pas d'intervention de l'eau dans cette réaction?
D'où viennent les H30+ qui vont déterminer le ph de la solution alors?

Bonjour,
En solution aqueuse la réaction CH3COOH + Cl- = CH3COO- + HCl est ultra-négligeable.
Il faut garder en tête que l'acide le plus fort réagit avec la base la plus forte, donc dans l'eau, CH3COOH (pka4) réagit (de façon non-totale) avec l'eau pour former H3O+ et CH3COO- (le pKa du couple HCl/Cl- est -7).

Imaginons que tu partes de la solution aqueuse d'acide acétique. Tu auras un équilibre CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+. Le pH sera donné par la qté d'ion H3O+.

Si tu rajoutes une goutte de HCl, celui là va réagir (de façon totale) avec la base la plus forte de la solution (CH3COO-) pour refaire du CH3COOH. D'apres le principe de le Chatelier, l'equation CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+ sera déplacée vers la droite et donc le pH de la solution sera plus acide.

Si tu rajoutes ensuite un bidon de HCl dans ta solution. tout ton acide acétique sera sous forme acide. Le pH de ta solution sera tjs défini par la quantité d'ions H30+ de la solution, ces derniers provenant de la réaction HCl +H2O donne H3O+ = Cl-.

[invite695a4cd2]

Tout est très flou donc c'est dur de préciser ^^
Je sais pas si jme pose trop de questions ou si à la base c'est compliqué à comprendre le ph! ^^

J'ai trouvé une phrase dans mon livre qui m'éclaire un peu plus: " la réaction d'autoprotolyse de l'eau a lieu dans toute solution acqueuse, toute solution acqueuse contient donc des ions oxonium et hydroxyde."
Pourtant j'ai trouvé une autre phrase " la réaction d'autoprotolyse de l'eau fournit autant d'ions oxonium et hydroxyde"
Pourquoi d'une solution à l'autre, on a des ph diffèrents alors ?

[invited2c5bd21]

Tout est très flou donc c'est dur de préciser ^^
Je sais pas si jme pose trop de questions ou si à la base c'est compliqué à comprendre le ph! ^^

J'ai trouvé une phrase dans mon livre qui m'éclaire un peu plus: " la réaction d'autoprotolyse de l'eau a lieu dans toute solution acqueuse, toute solution acqueuse contient donc des ions oxonium et hydroxyde."
Pourtant j'ai trouvé une autre phrase " la réaction d'autoprotolyse de l'eau fournit autant d'ions oxonium et hydroxyde"
Pourquoi d'une solution à l'autre, on a des ph diffèrents alors ?

dans l'eau, mêmme celle que tu bois, tu as cette autoprotolyse
Les concentrations sont très faibles.
C'est pour cela que lorsque tu rajoutes une espece acide ou basique dans l'eau, tu as un changement de pH, car la réaction acide (ou basique) mettant en jeu l'espece et l'eau (comme acide ou base, l'eau est amphotère, un mot que tu as du voir) est souvent prépondérante sur l'autoprotolyse.
Dans certains cas, on ne peut la négliger, mais souvent si.

Ca répond ou je suis encore à côté?

[invite695a4cd2]

Je commence à mieux comprendre.

Par contre, pourquoi le ph est défini par la réaction de HCl à la fin?
Ce cas là, c'est quand il n'y a plus de CH3COO-, mais si la réaction
CH3COOH + H20 = CH3COO- + H30+ continue, il y aura toujours des CH3COO- donc le ph est toujours défini par la quantité de ces
H30+ là ?

[invited2c5bd21]

Je commence à mieux comprendre.

Par contre, pourquoi le ph est défini par la réaction de HCl à la fin?
Ce cas là, c'est quand il n'y a plus de CH3COO-, mais si la réaction
CH3COOH + H20 = CH3COO- + H30+ continue, il y aura toujours des CH3COO- donc le ph est toujours défini par la quantité de ces
H30+ là ?

Oui, mais dans ton cours du as du voir que certaines réactions ne sont pas totales, mais limitées.
En effet, il y aura toujours le CH3COOH, mais il ne se dissociera pas totalement en faisant des H30+ : c'est pour cela que c'est un acide faible.
Le pH est donc défini par la quantité des H30+ produits par la réaction

[invite695a4cd2]

T'es pas à coté ftfx , ça répond à ma question!

Mais en quoi un acide produirait plus d'H30+ avec l'eau qu'un autre?
En se ramenant aux propriétés : plus un acide est fort,plus le ph est faible, plus son Ka est fort, plus son Pka est faible...
Physiquement qu'est-ce qui se passe de diffèrent lors de l'échange des H30+ selon diffèrents acides ?

Par contre , une petite question à part, j'ai vu que le ph reprèsente en fait le " poids de l'hydrogène" par rapport aux hydroxydes.
Dans ce cas une solution acide a un faible ph car elle "sacrifie" beaucoup d'hydrogène lors de l'échange, en consèquence elle en a moins.
Mon raisonnement est juste?

[invited2c5bd21]

T'es pas à coté ftfx , ça répond à ma question!

Mais en quoi un acide produirait plus d'H30+ avec l'eau qu'un autre?
En se ramenant aux propriétés : plus un acide est fort,plus le ph est faible, plus son Ka est fort, plus son Pka est faible...
Physiquement qu'est-ce qui se passe de diffèrent lors de l'échange des H30+ selon diffèrents acides ?

Par contre , une petite question à part, j'ai vu que le ph reprèsente en fait le " poids de l'hydrogène" par rapport aux hydroxydes.
Dans ce cas une solution acide a un faible ph car elle "sacrifie" beaucoup d'hydrogène lors de l'échange, en consèquence elle en a moins.
Mon raisonnement est juste?

Ben là après ça peut devenir plus dur à expliquer.
Le fait est que certains aciddes se dissocient plus facilement.
Dans le cas d'acides organiques, cela peut être à cause d'une stabilisation de charge par effet mésomères.
Je ne sais pas ton niveau (term S non? j'espère pas me tromper sinon la honte :s ), mais t'inquietes pas, tu verras cela plus tard en détail.

Pour ton autre question, j'en ai perso jamais entendu parler de ça

[invite695a4cd2]

Terminale S oui! ^^
Quand tu dis " plus tard" c'est en terminale, ou vraiment plus tard dans les écoles ?

Pour la définition du ph , je l'ai trouvé sur ce site là:
http://www.lenntech.com/fran%E7ais/pH-et-alcalinite.htm

Juste une dernière petite chose, qu'est-ce qui lie physiquement le pka et le ph?
Le pka c'est en gros, à l'état d'équilibre de la réaction de l'acide avec l'eau.
Le ph c'est donc la quantité d'H30+ produits.
Pourquoi on peut dire que plus le ph est faible et plus le pka est faible ( pour un acide)?

[invited2c5bd21]

Tout dépend de ce que tu envisages comme études, mais moi c'est arrivé assez vite après, même en fac tu le vois vite

Le pH et le pKa ?
Disons le pH et le Ka : ben quand tu écris le Ka, tu vois directement le lien avec le pH
Le pKa, c'est -log [Ka]

Pour voir l'évolution, fais toi même des calculs simples sur des composés pris au hasard, pour trouver le Ka tu te rendras compte

[invite695a4cd2]

Oui genre en fac de médecine . Pourquoi tu fais quoi comme études, toi?

Ouai je vois parce que quand tu calcule le Ka , tu dois avoir [H30+] que tu trouves avec le ph, c'est bien ça ?

Jme rappelle aussi d'une question d'un exerecice qui me pose toujours autant de problème:
Quel est le ph de l'eau a 8°C? ( avec pKe= 14.6)
Il faut en fait admettre que comme le ph neutre est ph=1/2 pKe
alors le ph de l'eau à 8°C est 14.6/2= 7.3
Jcomprends pas du tout ce raisonnement. Ca veut dire que dés le départ, on admet que l'eau à 8°C a un ph neutre!

[invited2c5bd21]

Oui genre en fac de médecine . Pourquoi tu fais quoi comme études, toi?

Ouai je vois parce que quand tu calcule le Ka , tu dois avoir [H30+] que tu trouves avec le ph, c'est bien ça ?

Jme rappelle aussi d'une question d'un exerecice qui me pose toujours autant de problème:
Quel est le ph de l'eau a 8°C? ( avec pKe= 14.6)
Il faut en fait admettre que comme le ph neutre est ph=1/2 pKe
alors le ph de l'eau à 8°C est 14.6/2= 7.3
Jcomprends pas du tout ce raisonnement. Ca veut dire que dés le départ, on admet que l'eau à 8°C a un ph neutre!

Moi c'est chimie pure, après mon bac j'avais enchainé sur iut chimie.
Mais je pense que tu le verras quand même.
Bien vu pour le Ka

Pour l'exo : c'est que le pH dépend de la température.
Je ne crois pas qu'il soit de 7 à 8°C, même s'il ne doit aps en être loin.

Pris sur wikipédia (donc avec des pincettes, mais tu peux refaire le calcul)

# à 0 °C : pKe = 14,938, d’où le pH de la neutralité = 7,4690 ;
# à 25 °C : pKe = 13,995, d’où le pH de la neutralité = 6,9975 ;

Donc tu dois avoir un pH entre 7,46 et 6,99
(genre ton 7,3 semble probable)

En fait, il faut se souvenir à quoi correspond le pKe : le produit ionique de l'eau.

[invite695a4cd2]

Désolée, j'ai pas compris pourquoi on utilise la formule ph=1/2 pKe

[invited2c5bd21]

Cela vient de la neutralité de la solution :
[H3O+]=[HO-]
Ke=[H3O+]²
donc si pKe=-log([H3O+]²) <=> pKe=-2log([H3O+]) <=> pH=1/2pKe

J'espère que cela t'aide

[invite695a4cd2]

Oui oui ça je comprends!
Mais justement, pourquoi on sait que la solution est neutre ?
Ah, mais de toute façon , l'eau c'est tout le temps neutre.
C'est bien ça ?

[invited2c5bd21]

Oui, de l'eau "normale" va être neutre.
Bien sur y'a surement des cas ou non, mais bon.
Le but de l'exo est de montrer que le pH de "neutralité" change avec la température

En effet dans l'eau à 25°C ou on dit : pH 7,2 : basique, et bien la, à pH 7,2, acide (même si tres tres léger)