Des indicateurs colorés ...

[invite8c74eee7]

Bonjour, j'ai un exercice de chimie que je n'arrive pas à faire ...

On dose Vo=50.0 mL d'une solution 1 de soude par une solution d'acide chlorhydrique de concentration Ca= 0.10mol/L. En présence de BBT, le virage du bleu au jaunbe se produit pour un volume de 49.1mL. Le volume mesuré est le même en présnce d'hélianthine ou de phénolphtaléine. Commentez cette observation . Quelle est la concentration Cb1 de la soude ?

Pour la concentration de la soude, c'est ok, je l'ai calculé et je trouve 0.10 mol/L

Par contre je ne comprend comment le virage se produit pour un même volume pour les trois indicateurs colorés sachant qu'ils n'ont pas du tout les même zones de virages ... Est-ce que quelqu'un voudrait bien m'expliquer svp ?

Merci .

Données: Zones de virage
phénolphtaléine : 8-10
BBT: 6-8
hélianthine: 3-4.5
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[invite8c74eee7]

non je me suis trompée ... pour Cb1, je trouve 0.098 mol/L ...

[invite8c74eee7]

c'était juste une question de chiffre significatif ! Ben non du coup 0.10 est plus approprié ... chiffres significatifs !
Je m'embrouille !

[MaximeV]

En fait, je sais pas si tu as déjà vu l'allure d'une courbe de titrage d'un acide fort par une base faible, mais si c'est le cas, on voit qu'aux environs du point d'équivalence (Soit, le point de virage des indicateurs) le pH change très radicalement, à un point tel que le virage se produit sur un volume de 0,1mL, passant d'un pH acide à un pH basique (ou l'inverse, comme dans ton cas, évidemment). Celà explique donc que dans la plupart des cas, que l'on utilise la phénolphtaléine, le bleu de bromothymol ou encore d'hélianthine il n'y ait que très peu de différence puisque dans en ajoutant le dernier 0,1 mL, le pH passe probablement des environs de 10 jusqu'aux environs de 2-2,5.

Je te joins un graphe que j'ai fait avec mon générateur de courbes de titrages. Il s'agit du pH de ta solution en fonction du volume de ton acide ajoutée. J'espère que ça t'aide.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite8c74eee7]

Merci beaucoup ! Je comprend beaucoup mieux à présent !

Par contre j'ai une deuxième question ...

On laisse la bouteille de cette solution ouverte. Après compensation du volume perdu par évaporation, on dose 50 mL de la solution 2 ainsi obtenue avec la même solution titrante de HCl. En présence de phénolphtaléine, le virage est observé pour un volume V1=33.5mL. En présence d'hélianthine, le virage est observé pour V2=49.1mL.

Quelles sont les espèces chimiques majoritaires dans la solution 2 avant le dosage ? Alors là, j'ai mis en acide, il y a : H2O et H3O+; et en base : HO- et H2O également ...

Déterminer la concentration de ces espèces. Et là je bloque complètement à cause de l'évaporation ...

[MaximeV]

Bien. Tout d'abord, puisqu'il s'agit d'une solution de soude, soit de base forte, il y aura très peu de H3O+ dans la solution acqueuse (Par logique puisque que [H3O+][HO-] = Constante. Donc, si [OH-] est très élevée, [H3O+] est logiquement très faible et donc négligeable.

Vois si ça t'aide, développe ce que tu peux de ton problème, essaie une piste de solution, je reviens dans 45 minutes, et je verrai si tu as toujours besoin d'aide.

[invite8c74eee7]

la concentration de H3O+ n'est pas négligeable ...puisque ces H3O+ proviennent du dosage précédent, il y'a tout de même 49.1 mL de H3O+ de concentration 0.10 mol/L ... Je sais pas, j'ai peut être mal compris...
Pour la concentration de OH-, l'évaporation me perturbe ... logiquement, la concentration est devenu plus faible ... mais comment on peut savoir le volume évaporé, et donc la nouvelle concentration ??

[MaximeV]

Non, je ne crois pas qu'il s'agisse de la solution titrée avec HCl mais bien de la solution initiale de soude qui a été laissée ouverte. Sinon, il serait complètement impossible que l'on doive prendre un volume aussi grande d'HCl pour titrer la solution. Par contre, ce qui me tracasse moi, c'est le fait que les deux indicateurs ne nécessitent pas le même volume. Il y aurait pas d'autres données dans ton problème?

[invite8c74eee7]

Données : pKa(H2CO3/HCO3-)= 6.4
pka(HCO3-/CO3 2-)=10.
Il y'a aussi les zones de virages de chaque indicateurs colorés, mais je les ai déjà donné

Mis à part ces données, il n'y a rien d'autre ...

[MaximeV]

Bon voilà, j'ai une idée de piste de solution.

Puisque pour la phénolphtaléine, on a un volume de 33,5 mL et qu'il s'agit du "début" de la zone d'équivalence de la courbe de titrage, et que pour l'Hélianthine, qui se trouve à la fin de la zone d'équivalence, on a un volume de 49,1 mL, je crois qu'on peut dire que le réel point d'équivalence se trouve au milieu de ces deux données. Soit, avec un point d'équivalence de 41,3 mL par HCl 0,1M, on a donc: 0,050LxC2=0,0413L x 0,10M. On trouve donc C2, soit la concentration en OH- de la solution où le volume a été ajustée, soit 0,0826M

Donc, puisqu'il s'agit d'une solution acqueuse, on trouve grâce à la constante de dissociation de l'eau:

Ke= [OH-][H3O+] donc, [H3O+]=Ke/[HO-]

Bon, je crois que j'en ai assez dit pour l'instant

[invite8c74eee7]

Oui ok, j'ai compris ... mais les pKa des espèces (cf données) n'nterviennent pas ...

[MaximeV]

La dernière réponse n'est plus bonne, ayant vu les données après.

Voici ma nouvelle explication, après avoir vu l'ajout des données! Il s'agissait donc bien de la solution titrée! En fait, le changement du pH provient de la dissolution du gaz carbonique dans l'eau qui a formé un tampon HCO3-/CO32-. Ca explique donc que le volume pour les deux indicateurs ne soient pas les mêmes. Je poste cette partie tout de suite pour ne pas t'induire en erreur avec ma dernière réponse. Je continue dans un autre message.

[invite8c74eee7]

Avec la solution tampon, ça changeles espèces présentes en solution 2 ...
Dans ce cas, il y aurait en plus des précédentes : H2CO3, HCO3- et CO32- ...
Mais alors comment savoir la quantite de solution tampon formé ? C'est peut être bête comme question, mais je n'arrive pas à voir ...

[MaximeV]

Donc, je continue. Puisque la solution avait été titrée jusqu'au point d'équivalence du titrage base forte-acide fort, on était a pH=7, et donc, [OH-]=[H3O+] et sont très petits. elles sont donc négligeables par rapport aux HCO3- et CO32-, qui sont les espèces présentes en solution étant donné le pH base de la solution initiale.

On se retrouve donc, à 33,5(Soit le point de virage de la phénolphtaléine, qui correspond précisément au point entre les deux pKa, soit 8,2) à une zone où la seule substance en solution est le HCO3- (Voir graphique des espèces en solution d'un acide diprotique selon le pH, ci-bas.)

Donc, on titre tout le CO32- par 33,5mL de HCl. Comme il faut une mol de HCl pour titrer 1 mol de CO32- pour la transformer en HCO3- on trouve [CO32-]*0,050L=(0,1M HCl)*0,0335L
Ça implique que [CO3]=0,067M

Pour la concentration en HCO3-, il s'agit d'un raisonnement semblable avec le point d'équivalence de l'hélianthine. À ce pH, la seule substance en solution devient H2CO3. Donc, tout le HCO3- présent à ce point s'est transformé en H2CO3. Donc, comme on avait à l'origine transformé 0,067M de CO3 en HCO3, on a

0,0491L*0,1M= ([HCO3-]initiale + 0,067M)*0,05M

on trouve ainsi [HCO3-]initiale= 0,0312M

Enfin, c'est ma conclusion, je vois que c'est assez complexe et si quelqu'un voit que je me trompe, prière de le dire mais à mon avis c'est logique.

[MaximeV]

Voici le graphe promis dans le dernier message. Les espèces en solution selon le pH.

[invite8c74eee7]

C'est assez complexe je dois dire ... Il faut que je médite dessus ...

[invite8c74eee7]

Je viens de me rendre compte d'une petite chose ... La question était de déterminer la concentration des espèces majoritaires dans la solution AVANT le dosage ... On ne devrait donc pas utiliser les données du titrage, si ?

[MaximeV]

relis le doucement et dis moi à partir de quel mot tu bloque

[MaximeV]

C'est exactement ce que l'on a fait. En premier dans le calcul on a pris en compte qu'on a transformé à l'aide des ions H du HCl tout le CO32- en HCO3-. C'est de cette façon que fonctionne un titrage d'une base multifonctionnelle.
Par la suite, étant donné que l'on a transformé tout le HCO3 présent dans la solution en H2CO3 à l'aide des H+ du HCl, et que l'on avait déjà formé du HCO3 (une concentration connue) dans la première partie du titrage, on a pu trouvé la concentration initiale du HCO3-

[invite8c74eee7]

En fait, les deux questions sont :
- Quelles sont les espèces chimique majoritaires dans la solution 2 avant le dosage ?
- Déterminer la concentration de ces espèces .

Pour le première question, on a donc :
acides: H2O; H3O+; et donc H2CO3 et HCO3- (pas sûre pour ces deux là)
bases: H2O OH-; et aussi HCO3- et CO32-

Ah ben c'est bon j'ai compris ce qui me perturbait pour la deuxième question ! Le dosage ne change pas les concentrations, il sert à les determiner!

[invite8c74eee7]

Merci beaucoup j'ai compris l'exercice ! Je pense pouvoir me débrouiller seule maintenant ! Merci encore