Ordre des réactions (3 réactions, 2 sauts de pH) : soude + Na2CO3 titrés

[invite939f8b18]

Bonjour,

J'ai recherché un peu sur le forum et je n'ai pas trouvé la réponse à ma question, je me permets donc de poster ma question :

J'ai effectué un stage dans lequel j'ai eu des analyses chimiques à faire pour des éléments à très faible concentration (de l'odre du ppm).

Dans une de ces analyses j'ai eu à titrer de la soude (concentration à priori inconnue mais supposé de l'odre du ppm : on la trouve au final bel et bien de l'odre de 3 ppm) par de l'acide HCl ( à 1/200 N).
Etant donné que la réaction se fait à l'air libre, il y a bien évidemment contamination par le dioxyde de carbone. Donc dans mon milieu j'ai :
- NaOH (pKa : 0)
- Na2CO3 (pKa = 6,35)
- et NaCO3 (pKa = 10,33)

en appliquant la méthode de la réaction prépondérante (d'après les pKa donc) je trouve que l'odre des réactions devrait être :

NaOH + HCl = H2O
Na2CO3 +HCl = NaHCO3 + H2O
NaHCO3 + HCl = H2CO3 + H2O

Le soucis c'est que sur la courbe expérimentale que j'obtiens c'est que j'ai 2 sauts de pH (un premier petit et un autre très grand), un à 8.98 et un à 7.05 (le logiciel détecte aussi vaguement quelque chose à 5.91).
Vu que le pH de la première réaction je ne comprends pas l'odre des réactions.

Logiquement le plus gros saut de pH devrait être celui de NaOH et donc le premier non ??, (suis-je dans les conditions de dilution infini ??)

Merci d'avance de votre aide
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[jeanne08]

Lorsqu'on dose une solution assez diluée mélange soude+ carbonate par un acide fort on observe que deux sauts de pH
- le premier vers 8-9 qui correspond aux deux réactions simultanées
OH-+H+ ->H2O et CO3 2- + H+ -> HCO3 -
- un deuxième vers pH 5 qui correspond à HCO3- + H+ -> CO2 + H2O
Je ne vois pas à quoi correspond ce saut vers pH 7 ?

[invite939f8b18]

Merci beaucoup pour la réponse c'est bien ce que je pensais.

En fait vers 7 c'est pas un saut. C'est juste que le saut de pH est vraiment très grand et le logiciel detecte 2 points (un au début du saut et 1 à la fin du saut).

Pourquoi le premier saut est si petit ?
Je pensais que la hauteur des sauts était en partie fonction à la quantité de matière. Y-aurait-il plus de CO2 dissout que de soude ?? ( De là une question me vient, dans une solution quel est l'odre de grandeur du CO2 dissout ?)

Autre question : pourquoi les 2premiers points équivalents non sont pas distinct ??
L'ecart de pKa de la premire réaction (HO(-) + H30(+)= 2 H2O ) est de 14
et celui de la seconde (CO3(2-) + H3O(+) = HCO3(-) +H2O ) de 10,33

L'écart entre les 2 est de plus de 2 donc ça respecterait les conditions pour avoir 2 sauts séparés ??

Je ne vois pas bien comment la dilution joue sur les saut de pH ? ( je me souviens qu'un acide infiniment dilué se comporte comme une base forte [Je suis sur la bonne voie ?])

Merci d'avance !

[jeanne08]

Les deux premières réactions sont simultanées en solution assez diluées car une base faible , en solution diluée tend à se comporter comme une base forte ( mais cela reste une base ! ) .Ici , c'est sûr qu'avec des solutions diluées tu vas avoir neutralisation des OH- en même temps que la neutralisation des CO3 2- . La hauteur des sauts n'est pas vraiment en rapport avec les quantités de matière c'est plutot en rapport avec les concentrations ( les sauts sont moins marqués avec des solutions diluées , pour les mêmes couples acide/base mis en jeu )
Je ne sais pas si tu as beaucoup de CO2 dissous et j'ignore sa solubilité et encore moins la vitesse de dissolution. J'ai toujours appris qu'une solution de soude vieillit car elle se carbonate .
Je ne vois vraiment pas ce qui peut justifier un saut vers pH 7 !

[A voir en vidéo sur Futura]

[skeptikos]

Bonsoir.
Il est évident que la neutralisation d'une base forte NaOH par un acide fort HCl se fait à pH 7.
En conséquence le premier saut de pH correspond à la neutralisation des carbonates et le deuxième à celui de la soude.
@+

[invite939f8b18]

Merci pour vos réponses,

Jeanne08 : Merci beaucoup pour la réponse, ça répond à ma question . Je pense que le "saut vers 7" est peut-être une erreur du logiciel à cause de l'homogénéité de la solution. J'ai fait cette analyse 2 fois et une des les 2 courbes était vraiment "moche". Mais les 2 ont la même allure globalement.
(( Enfin, je me demande toujours dans quelles proportions le CO2 est dissout... ))

skeptikos : Merci pour votre réponse, par contre n'est-elle pas en contradiction avec la précedente réponse ?
Je pense vraiment que le point detecté par le logiciel à pH 7 est un "faux". Donc au final j'aurais 2 sauts : un à 8,98 et 5,91.
A ce moment là : les ions HO- et carbonates (CO3 (2-) ) sont-ils neutralisés simultanéement ou successivement ?

[jeanne08]

Normalement tu peux savoir à partir de ta courbe de dosage la quantité de CO2 dissous . Tu as deux équivalences Ve1 et Ve2 .
Le volume Ve2-Ve1 d'acide sert à transformer HCO3- en CO2 aqueux, il nous pemet donc de calculer la quantité de HCO3- donc CO2 qui s'est dissoute dans la solution de soude
Le volume Ve1 correspond à la neutralisation des OH- et des CO32-, les CO32- étant en même quantité que les HCO3- qui apparaissent ensuite on a donc
Ve1- (Ve2-Ve1) qui a servi à neutraliser les OH-
par ailleurs la réaction de carbonatation de la soude est
2OH- + CO2 -> CO32- tu peux donc remonter à la concentration en soude de la solution avant carbonatation.

[skeptikos]

skeptikos : Merci pour votre réponse, par contre n'est-elle pas en contradiction avec la précedente réponse ?

Bonjour.
Je maintiens qu'une base forte et un acide fort se neutralisent à pH 7 quelle que soit la dilution.
@+

[jeanne08]

Le pH du point d'équivalence lors de la neutralisation d'un acide fort par une base forte ( ou l'inverse) est égal à 7 s'il n'y a pas d'autres espèces acidobasiques dans le solution . Ici il y a peut être des carbonates avec la soude donc le problème est totalement différent.
Si on a , au départ, des OH- et des CO32- que l'on neutralise par des H+, un saut vers pH 9 correspond bien à la neutralisation des OH- et des CO3 2- ( réactions simultanées !!) . On a alors une solution de HCO3- neutralisable par H+ .

[skeptikos]

Le pH du point d'équivalence lors de la neutralisation d'un acide fort par une base forte ( ou l'inverse) est égal à 7 s'il n'y a pas d'autres espèces acidobasiques dans le solution . Ici il y a peut être des carbonates avec la soude donc le problème est totalement différent.

Désolé, ce que vous affirmez ci-dessus ici est faux, tout ce qu'il y a de plus faux. J'en suis désolé pour vous. Si j'interviens sur ce fil, c'est pour vous éviter de faire une grossière erreur mais faites-bien comme vous voulez.
@+

[skeptikos]

Bonsoir.
D'ordinaire je me contente de donner des indications pour que l'interressé trouve la solution par lui-même.
Mais, par message privé, on me demande de m'expliquer. Je ferais donc exception à cette règle.
1er point: En présence de soude le bicarbonate (acide faible) réagit pour donner du carbonate. A vous d'écrire la réaction.
2e point: Quand on dose un polyacide comme l'acide O.phosphorique par de la soude par exemple on dose en premier la 1ère acidité, la plus forte, ensuite la deuxième, puis la troisième. Si on fait le schéma inverse en dosant le phosphate de sodium par l'acide HCl on libèrera d'abord la 3ème acidité puis la deuxième puis la plus forte.
Donc dans le cas présent on dose d'abord le carbonate de sodium qu'on transforme en bicarbonate.
3ème point : on dose ensuite le bicarbonate formé en même temps que la soude.
4ème point. Pour le calcul ne pas oublier:
on ne dose en premier lieu pour le carbonate que l'une de ses deux acidité.
pour la soude, enlever l'équivalent à la quantité de bicarbonate formée précédemment.
@+