Réactions acido-basiques compétitives :

[invite82ca8115]

J'ai encore une petite question :
Je ne me souviens plus de la méthode pour ce genre de réactions (Réactions Acido/basiques compétitives) et j'ai cherché un peu partout mais je n'ai rien trouvé.

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Il s'agit par exemple de 3 couples acido-basiques de pKa : pKa1,pKa2,pKa3 , on nous donne les quantités de matière dont on dispose.
La question est simple : On introduit les éléments dans un becher, faites un bilan de matière à l'équilibre.

de souvenir, il faut:
1) faire la règle du Gamma pour déterminer l'ordre des réactions prépondérantes
2) en fonction de cet ordre et seulement en fonction de cet ordre, faire successivement les différents tableaux de variation avec des avancements ξ1 ,ξ2 ...ξn
3) Résoudre n équation (en général 2 ) avec n inconnues :
K1=f(ξ1)
K2=f(ξ1 ,ξ2 )
...
Kn=f(ξ1 ,ξ2 ..ξn)

ou K1,K2...Kn sont les constantes des n réactions, et K1,K2...Kn dépendent de Ka1,Ka2,Ka3, .

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Mes questions:
1°) Dites moi si je me trompe ?
2°) Il y a un truc qui me paraît bizarre, c'est comment détermine t-on le nombre 'n' de réactions dont on va avoir besoin ? parce qu'en faisant la règle du Gamma on peut quasiment la refaire indéfiniment, non ?
3°) Un tel exo existe -t -il ? ou nous ferait on seulement étudier la Réaction prépondérante?


merci
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[jeanne08]

Pour résoudre un problème d'un mélange d'acides bases on a deux méthodes :
1° on écrit toutes les équations de la solution , on a un système , on resout et on trouve toutes les concentrations : il y des logiciels qui font cela très bien !
2° on fait de la chimie : on classe les couples acide/basequi interviennent dans l'exo , on regarde ce que l'on met au départ et on cherche la réaction prépondérante : celle de l'acide le plus fort sur la base la plus forte
- La RP peut être quasi totale (ex action d'une base forte sur un acide faible ) ...
- La RP marche très mal ( ex action d'un acide faible sur l'eau ) ... ( on ne l'appelle peut être pas toujours RP )
Dans les deux cas on calcule ce qui se trouve là principalement, on calcule avec les constantes les concentrations en espèces secondaires si nécessaire , on regarde si les résultats trouvés sont cohérents

[invite82ca8115]

Merci pour cette réponse. Mais en fait je pense que je n'ai pas été suffisamment clair. je vais prendre un exemple concret pour montrer d'ou vient mon problème:

on prend les couples
CO2 / HCO3-

[invite82ca8115]

Merci pour cette réponse. Mais en fait je pense que je n'ai pas été suffisamment clair. je vais prendre un exemple concret pour montrer d'ou vient mon problème: (désolé pour les 2 messages ca a buggué)

on prend les couples
CO₂ / HCO₃^- de pKa1=6,3
HCO₃^- / CO₃^2- de pKa2=10,3

on a dans un premier temps un apport de CO₃^2- par dissolution d'un solide.

Si je fais la règle du Gamma pour déterminer la réaction prépondérante je trouve (dans un premier temps) :
CO₃^- + H₂0 = HO^- + HCO₃^-

donc apparition de HO^- et HCO₃^-
Si je refais le gamma, j'obtiens une nouvelle RP qui est :
2HCO₃^- = CO₃^- + CO₂

or mon corrigé soutiens qu'il n'y a que 2 réactions dans le mélange:
CO₃^- + H₂0 = HO^- + HCO₃^-
et HCO₃^- + H₂0 = H0^- + C0₂

ca m'intrigue...

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Une réaction acide1 + base 2 -> acide 2 + base 1 se fait bien ( quasi totale) si K2 >> K1 ( c'et la règle du gamma)

1) Si tu mets CO32- ( mettons 0,1 mol/L ) dans de l'eau , en gros il ne se passe rien!
Tu as comme réaction prépondérante CO3 2- + H2O = HCO3 - + OH- , cette réaction marche très mal . On néglige toutes les autres ( mais elles ont lieu ! )
Alors on a autant de OH- que de HCO3 - = 10^-14/h et [CO3 2-] = 0,1 car quasi intact
On pose h = [H3O+]
on met cela dans K2 = 10^ -10,3 = h * 0,1/ (10^-14/h) d'ou pH = 11,6
Tu peux constater , à partir de K& que les CO2 sont bien négligeable

2) tout est différent si tu considères un mélange avec une ou plusieurs réaction quasi totales . Ex : on met 1 mol/L de OH- +1 mol/L de CO3 2- + 1,5 mol/L de H3O+
Avec ce que l'on a mis on a deux réactions qui se font bien : OH- + H+ et CO3 2- + H+
La plus favorisée est celle pour laquelle le gamma est le plus "allongé" donc on fait OH- + H3O+ -> H2O qui est quasi totale . On aura donc après réaction H3O+ = 0,5 mol et il n'y a quasi plus de OH-
Il y a toujours les CO3 2- qui réagissent avec les H3O+ selon la réaction quasi totale CO3 2- + H3O+ -> HCO3 - . On aura donc dans la solution des HCO3 - et des CO3 2- et il ne se passe plus rien d'important ! le pH sera 10,3

[invite82ca8115]

Parfait, c'est tout ce que je voulais savoir !

Donc si j'ai bien compris, on néglige tout les Gamma inverses devant les Gamma normaux ce qui limite le nombre de réaction.

Je vois que vous faites pas mal d'approximations dues aux réaction quasi totale, à partir de quel ΔpKa pensez vous que l'on peut considérer une réaction comme quasi totale de manière à avoir des résultats de pH au dixième près ?

merci beaucoup en tout cas !

[jeanne08]

Tout depend de la précision que l'on veut ... et cela dépend aussi des concentrations ( en solution très diluée c'est souvent plus compliqué ) en général un delta pK de 2 est bon , mais un delta pK de 1 peut suffire !

[invite82ca8115]

un grand merci pour toutes ces réponses complètes !