un petit exercice (acide/base) ...

[invite2e371cfd]

Je n'arrive pas du tout à faire cet exercice et je n'ai pas les corrigés, peut-être que quelqu'un parmi vous saurait le faire en le détaillant:

1/ une solution d'acide benzoïque de concentration égale à 10^-2 mol.L a un PH = 3,1.
Montrez que cet acide est un acide faible.

2/ On dispose de deux solutions basiques (1) et (2) de concentration C0;
On mesure le PH pour différentes valeurs de ces solutions

solution | C0 | 0,1 C0 | 0,01 C0
--------------|-----------|------------------|----------------
1 | 12,7 | 11,7 | 10,7
-------------|------------|------------------|---------------
2 | 11,0 | 10,5 | 9,9

a/ Montrez que l'une des deux bases est forte et que l'autre est faible. Précisez laquelle.

b/ Calculez C0


Par avance, merci pour votre aide
-----

[TheMoustic]

Est-tu en S, STL ou étude Sup ? Car je complèterais mes réponses en fonction de ce fait ^^

Mais je peux déjà te dire: un acide faible est un acide qui n'est pas totalement dissocié (dans l'eau).. Exemple:

HA + H₂O <------ ---> A^- + H₃O⁺

Toutes les molécules HA ne sont pas transformées en A^- + H⁺. Alors que si ça avait été un acide fort comme HCl:

HCl + H₂O ------> H₃O⁺ + C^l-
=> Il ne reste plus une seule trace de HCl. Toute la quantité de matière à réagis.

Nous avons donc ici: n(HCl) = n(H₃O⁺) = n(Cl^-)

<=> [HCl] = [H₃O⁺] = [Cl^-]

Or, pH = -log([H₃O⁺])

==> pH = -log(Ca) (Où Ca est ici la concentration de HCl).

Ceci n'est bien entendu valable QUE pour les acides forts.

Donc, si tu par exemple 10^-2 mol.L^-1 pour l'acide benzoïque, si cet acide était fort, nous aurions:

pH = -log(10^-2) = 2

Or nous avons pH = 3,1

==> L'acide benzoïque est donc faible


Pour les bases fortes (uniquement):

pH = 14 + log(Cb) (Où Cb est la concentration en base).

Il suffit d'appliquer le même raisonnement.

[invite2e371cfd]

Merci TheMoustic,

je suis en anné prepa de BTS diet.
Jusque la ça se passait bien, mais la j'ai vraiment du mal avec les acides/bases.

[TheMoustic]

Ok d'accord

Sinon, ça va ça ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite2e371cfd]

en fait d'après les cour, je pense que la marche a suivre est la recherche de la PKa.
voila ce que j'ai fait pour l'instant, (en esperant que se soit lisible):


a/ Conservation de la matière : [C6H5COOH] + [C6H5COO-]= C0

b/ Constante d’équilibre : le produit ionique de l’eau Ke = [OH-] [H3O+]
Constante d’acidité Ka = [C6H5COO-] x [H3O+]
[C6H5COOH]


c/ Electro-neutralité de la solution : [C6H5COO-] + [OH-] = [H3O+]

(c) [C6H5COO-] ≈ [H3O+]
(b) [C6H5COOH] ≈ C0*

Ka = [C6H5COO-] x [H3O+] ≈ C0 x [OH-] = C0 x [OH-] = C0 x [OH-]2
[C6H5COOH] [H3O+] Ke Ke
[OH-]

Ka x Ke = C0 x [OH-]2
lg Ka + lgKe = lgC0 + 2lg [OH-]
-pKa -14 = lgC0 - 2pH

pH = 7+ 1 (pKa + lgC0)
2
pH = 7+ pKa + lgC0
2 2

2 pH = 7 + pKa + -2
2 2 2

pKa = 2 (7 – 1 – pH)
pKa = 2 (7 – 1 – 3,1)
pKa = 2 (7 – 1 – 3,1)
pKa = 5,8


est-ce que le PKa prouve que c'est un acide faible ou faut il le mettre en comparaison avec autre chose comme lgC0 ?

Voila j'espère que ça va marcher car je n'ai pas réussi a posté ça tout plus tôt

[invite2e371cfd]

DSL, ce n'est pas très bien alligné, mais ça reste comprensible (un petit copié colé et hope ça se li comme de la poesie)

[TheMoustic]

Relations mères des espèces faibles:

Ka = [A^-].[H₃O⁺]/[HA]

Si pKa > pCa + 2 (pCa = -log(Ca)) alors:

pH = 1/2(pKa - log(Ca))

Sinon:

pH = -log(1/2*(Ka.Ca+racine(Ka.Ca + 4.Ka.Ca))


Ici, tu n'as aucune info sur les pKa, tu ne peux rien faire... Enfin presque..

pour l'acide benzoïque, si cet acide était fort, nous aurions:

pH = -log(10-2) = 2

Or nous avons pH = 3,1

==> L'acide benzoïque est donc faible

[invite2e371cfd]

Ici, tu n'as aucune info sur les pKa, tu ne peux rien faire... Enfin presque..

je trouve : pKa = 5,8

ci c'est corecte on sait que pH > ou < PKa
en fait je ne sais pas si > ou < ? (car ça s'inverse dans tout les sens)





par contre je ne suis pas d'acord avec:

pour l'acide benzoïque, si cet acide était fort, nous aurions:

pH = -log(10-2) = 2

Or nous avons pH = 3,1

==> L'acide benzoïque est donc faible

Car tu ne pren pas en compte C0 or si C0 est faible, meme avec ClH, les pH serait faible
(ex: une goute d'acide dans un ocean d'eau pure)

donc deux question est: 1/ est ce que PKa > pH ou PKa < pH
2/ est ce que cela détermine la force du pH? peut on le démontrer?

[invite2e371cfd]

quesque :"pCa" ?

merci pour ton aide!

[TheMoustic]

Attention !

Il ne faut pas confondre un pH faible avec un acide faible.

pH faible (ou pH bas) => 0 < pH < 7 (Acide fort ou faible)

pH élevé => 7 < pH < 14 (Base forte ou faible)

un acide faible est un acide qui n'est pas totalement dissocié (dans l'eau).. Exemple:

HA + H₂O <------ ---> A^- + H₃O⁺

Toutes les molécules HA ne sont pas transformées en A^- + H⁺. Alors que si ça avait été un acide fort comme HCl:

HCl + H₂O ------> H₃O⁺ + Cl^-
=> Il ne reste plus une seule trace de HCl. Toute la quantité de matière à réagis (elle s'est totalement transformée en H₃O⁺ et Cl^-).

Mais je suis bien d'accord avec toi quand tu parles de la goutte dans un océan. Mais: pH = -log([H₃O⁺)] = -log(Ca) pour un acide fort est toujours vrai.

Il faut prendre en compte la dilution !

Tu prends par exemple V = 4 mL de HCl à 2 mol.L^-1 que tu mets dans V' = 9,096 L: la concentration en HCl dans les 9,096 L ne sera pas égal à 2 mol.L^-1.

Quand tu prends 4 mL de HCl à 2 mol.L^-1, tu prends une certaine quantité de matière n_(HCl) = C.V

Ici: n_(HCl) = C.V = 2*4.10^-3 = 8.10^-3 mol

Que tu mets dans 9,096 L. Tu as alors une nouvelle concentration C':

C' = n / V_T

Avec V_T = V + V' = 9,096 + 0,004 = 10 L (hé oui les volume s'ajoute !).

=>C' = 8.10^-3 / 10 = 8.10^-3*10¹ = 8.10^-2 mol.L^-1

Le pH des 4 mL: pH = -log(2) = -0,3 (si si c'est possible ^^)

Le pH dans les 10 L: pH = -log(8.10^-3) = -(log(2³) + log(10^-3) = -(3log(2) - 3) = -0,9 + 3 = 2,1


=> De manière générale on retient: C_f = C_i*V_i / V_T


Sinon, "p" est un opérateur mathématiques: pX = -log(X)

[invite2e371cfd]

Ok, c'est bon j'ai compris pKa = 5,8 = acide faible!

donc si je ne me suis pas trompé et que pKa = 5,8, ça prouve que c'est un acide faible.
la question est : est ce que PKa = 5,8 ou est ce que mon calcule est faut?

[TheMoustic]

En effet: pKa = acide faible (ta valeur du pKa n'est pas bonne par contre).

Mais attention, ce n'est pas un moyen de justifier que l'acide est faible !

Le seul moyen c'est de dire:

Si l'acide benzoïque avait été fort, nous aurions pu alors écrire:

pH = -log([AcideBenzoïque]) = -log(10^-2) = 2

Or, nous avons pH = 3,1 !

Cela prouve que l'acide benzoïque est un acide faible.


Et pour le pKa:

Ka = [H₃O⁺]*[A^-]/[HA]

HA + H₂O <------ ---> A^- + H₃O⁺

D'après cette équation:

[A^-] = [H₃O⁺] & [HA]_f = [HA]_i - [A^-] = Ca - [H₃O⁺]

=> Ka = [H₃O⁺]² / (Ca - [H₃O⁺]) = 10^-2pH / (Ca - 10^-pH)

pKa = -log(Ka) = -log( 10^-2pH / (Ca - 10^-pH) )

pKa = -log( 10^-2*3,1 / (10^-2 - 10^-3,1) ) = 4,16

[invite2e371cfd]

Et pour le pKa:

Ka = [H₃O⁺]*[A^-]/[HA]

HA + H₂O <------ ---> A^- + H₃O⁺

D'après cette équation:

[A^-] = [H₃O⁺] & [HA]_f = [HA]_i - [A^-] = Ca - [H₃O⁺]

=> Ka = [H₃O⁺]² / (Ca - [H₃O⁺]) = 10^-2pH / (Ca - 10^-pH)

pKa = -log(Ka) = -log( 10^-2pH / (Ca - 10^-pH) )

pKa = -log( 10^-2*3,1 / (10^-2 - 10^-3,1) ) = 4,16

je ne comprends pas vraiment comment tu trouve PKa. ou me suis je tromper dans la voie que j'ai suivi?

[invite2e371cfd]

Merci TheMoustic!

pour l'acide benzoïque, si cet acide était fort, nous aurions:

pH = -log(10^-2) = 2

Or nous avons pH = 3,1

==> L'acide benzoïque est donc faible

j'ai mis du temps mais j'ai compris!


il me reste a comprendre celui ci:

2/ On dispose de deux solutions basiques (1) et (2) de concentration C0;
On mesure le PH pour différentes valeurs de ces solutions

solution | C0 .| 0,1 C0 .| 0,01 C0
--------|-----|--------|----------------
. .. . . 1 |12,7 | 11,7 . .| 10,7
--------|-----|--------|---------------
. . . . .2 | 11,0 | 10,5 . .| 9,9

a/ Montrez que l'une des deux bases est forte et que l'autre est faible. Précisez laquelle.

b/ Calculez C0

je vais peut être le mettre dans un nouveau post

encore merci pour ton aide et DSL de ne pas avoir compris plus tôt

[TheMoustic]

J'ai du mal à suivre ton raisonnement, les lettres sont un peu en vrac, même en faisant un copier/coller ou en faisant une citation..

Est-ce que tu peux me le mettre sous la forme:

Ka = [A^-]*[H₃O⁺] / [HA]

?

Merci

[invite2e371cfd]

alors c'est :

On dispose de deux solutions basiques (1) et (2) de concentration C0;
On mesure le PH pour différentes valeurs de ces solutions

solution1: [C0=?; pH=12.7]; [C0=0.1; pH=11.7]; [C0=0.01; pH=10.7]

solution 2: [C0=?; pH=11.0]; [C0=0.1; pH=10.5]; [C0=0.01; pH=9.9]

a/ Montrez que l'une des deux bases est forte et que l'autre est faible. Précisez laquelle.

b/ Calculez C0


Merci a toi!