Changer le pH d'une solution par dilution

[invite0c5534f5]

Salut,

"On dispose d'une solution d'acide chlorhydrique HCl de concentration 0.1 M et d'une solution de soude NaOH de concentration 0.1 M
Comment préparer des solutions de pH égale à 2 et à 12 ? (par exemple)"

Déjà l'énoncé est faux: l'acide chlorhydrique c'est une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (donc de formule H₃O⁺+Cl^-) et la soude c'est une solution aqueuse d' hydroxyde de sodium (donc de formule OH^- + Na⁺

Donc je suppose que quand ils parlent de concentration ils veulent dire concentration apportée.
Comme HCl est une acide fort il se dissocie totalement dans l'eau et de même pour NaOH qui est une base forte (d'ailleurs pourquoi c'est une base, elle capte pas de proton)

Donc le pH de la solution de HCl est pH=-log[H3O⁺]=-logC=1
C étant la concentration apportée
Donc si on veut un pH de 2 il faut [H3O⁺]=10^-2 M
On obtient alors un facteur de dilution de 10; il suffit alors de diluer au dixième.

Et pour la solution de NaOH pH=14+log[OH^-]=14+logC=13
On veut un pH de 12, il faut donc que [OH^-]=10^-2
On a encore un facteur de dilution de 10


Mais il y a deux choses que je ne comprend pas:
Par exemple dans le calcul de pH de la solution mère de H⁺+Cl^-
On calcul en prenant la concentration de H₃O⁺ comme 0.1 M, mais cette concentration c'est juste la concentration qu'a apporté la dissolution de HCl, donc il faut aussi compter la concentration en H₃O⁺ dans l'eau pure (10^-7 M)

De de plus avec cette méthode on peut obtenir des solutions acide à partir d'une solution basique et inversement.
Par exemple si je fais avec le HCl:
Si on veut un pH de 9 il faut [H3O⁺]=10^-9 M
Donc facteur de dilution de 10^8 ....


Merci de m'expliquer d'où viennent toutes ces bizarreries.
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[invite87071598]

salut,

Déjà l'énoncé est faux: l'acide chlorhydrique c'est une solution aqueuse de chlorure d'hydrogène (donc de formule H₃O⁺+Cl^-) et la soude c'est une solution aqueuse d' hydroxyde de sodium (donc de formule OH^- + Na⁺

tu pinailles méchamment, non? et c'est complètement pas important pour la résolution de l'exercice...

le terme de concentration apporté est un peu étrange, et c'est la première fois que je l'entends. quelle est sa définition?

ensuite je suis d'accord avec tes calculs.

Mais il y a deux choses que je ne comprend pas:

l'autoprotolyse de l'eau impose Ke=10^-14

et Ke=[H+][OH-]

a ne pas perdre de vue!!!

[invite0c5534f5]

Non, je ne trouve pas que je pinaille, en science il faut être rigoureux, sinon des incompréhensions arrivent très vite.

La concentration apportée c'est la quantité de matière dissoute divisée par le volume de la solution.

Sinon oui je sais ce qu'est le produit ionique de l'eau mais j'ai pas compris ce que tu veux me faire comprendre...

Edit: je me suis rendu compte qu'ici la concentration apportée est égale à la concentration à l'équilibre puisque l'acide ou la base se dissocie totalement.
Mais dans leurs concentrations ils ne compte que les H+ apportés par HCL, ou que les OH- apporté par NaOH et pas par l'eau ?

[invited2c5bd21]

Non, je ne trouve pas que je pinaille, en science il faut être rigoureux, sinon des incompréhensions arrivent très vite.

La concentration apportée c'est la quantité de matière dissoute divisée par le volume de la solution.

Sinon oui je sais ce qu'est le produit ionique de l'eau mais j'ai pas compris ce que tu veux me faire comprendre...

Edit: je me suis rendu compte qu'ici la concentration apportée est égale à la concentration à l'équilibre puisque l'acide ou la base se dissocie totalement.
Mais dans leurs concentrations ils ne compte que les H+ apportés par HCL, ou que les OH- apporté par NaOH et pas par l'eau ?

Quand tu appliques cette formule, tu fais une approximation : celle de négliger les H+ et OH- provenant de l'autoprotolyse de l'eau.

Dans certains cas, cette façon de faire de peut être faite, et il faut tout claculer : néanmoins ici tu as de la chance car avec des pH si loin de 7, il n'y a pas de soucis.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite0c5534f5]

cette façon de faire de peut être faite,

J'ai pas compris ce bout de phrase.

néanmoins ici tu as de la chance car avec des pH si loin de 7, il n'y a pas de soucis.

Mais si je part d'un pH de 1 et que je fais des dilutions aux dixièmes jusqu'à 6 y a pas de problème ?

[invited2c5bd21]

Désolé, faute de frappe : cette façon de faire nE peut etre faite.

Pour tes dilutions, logiquement oui, je pourrais te retrouver vers quelle zone il faut se méfier.

Normalement pH 6 ça passe, mais ça doit être en limite (à vérifier, je ne pourrais rechercher cela que lundi)

[invite0c5534f5]

D'accord, et comment faire si on ne veut pas négliger le réaction d'autoprotolyse ?

[invite6eb28bc7]

Salut,

De de plus avec cette méthode on peut obtenir des solutions acide à partir d'une solution basique et inversement.
Par exemple si je fais avec le HCl:
Si on veut un pH de 9 il faut [H3O⁺]=10^-9 M
Donc facteur de dilution de 10^8 ....

Non, dans ce cas ça ne marche pas, parce que imaginons que l'on dilue une solution d'acide chlorhydrique une infinité de fois, la solution fille obtenue à la fin ne contiendrait que de l'eau donc le pH ne pourra jamais être supérieur à 7 dans ce cas.

[invite0c5534f5]

Oui je suis conscient que ça ne fonctionne pas.
Mais les équations ne nous interdisent pas de le faire.

[invite6eb28bc7]

OK mais dans ton équation, dans ce cas, tu n'as pas tenu compte de l'apport d'ion oxonium par l'eau (10-7) qui cette fois sera bien supérieur la quantité apporté par le soluté (10-9)

[invitef6f448b4]

Tu ne peux pas diminuer [H3O+] à 10^-9 avec de l'eau pure, puisque [H3O+]=10^-7 dans l'eau pure, t'auras beau rajouter de l'eau, tu pourra pas avoir moins de H3O+ que 10^-7
Donc "les équations n'interdisent pas de le faire" ben en gros, ça a pas trop de sens ici.

NaOH qui est une base forte (d'ailleurs pourquoi c'est une base, elle capte pas de proton)

OH^- + H⁺ --->H2O

[invite6eb28bc7]

Je corrige :
OK mais dans ta formule pour la dilution, dans ce cas, tu n'as pas tenu compte de l'apport d'ion oxonium par l'eau (10-7) qui cette fois sera bien supérieure à la quantité apporté par le soluté (10-9)

[invite6eb28bc7]

D'accord, et comment faire si on ne veut pas négliger le réaction d'autoprotolyse ?

Si on raisonne sur 1L de solution fille à 10–6 mol/L, elle contient 10-6 mol d’ion oxonium h.

Cette quantité a été apportée par « le soluté HCl » et l’eau , on peut donc écrire :
n(h)HCL + n(h)eau = 10-6 mol

donc n(h)HCl = 10-6 – n(h)eau
= 10-6 – 10-7
= 9.10-7 mol

Conclusion :
Si on néglige la contribution de l’eau pour l’apport d’ion oxonium : la quantité a prélever dans la solution mère est 10-6 mol.
Si on tient compte de l’eau, on en prélèvera un tout petit peu moins 9.10-7 mol.


Rq : En général, on ne tient pas compte d’apport d’ions oxonium par l’eau car il est négligeable devant l’apport d’ions oxonium apporté par le soluté