Bonjour,
quand on a plusieurs couples acide-base en solution (je ne compte pas les couples où l'eau intervient), par exemple :
HA/A- , HB/B- et HE/E-
On a donc l'acide le plus fort qui réagit avec la base la plus forte.
Est-ce que les relations :
Ka1 = [H30+].[A-]/[HA]
Ka2 = [H30+].[B-]/[HB]
Ka3 = [H30+].[E-]/[HE]
sont toutes les trois vérifiées en même temps ? Alors qu'un des trois couples ne réagira pas...
Merci par avance.
toutes les constantes d'acidité sont toujours vérifiées .
On va prendre un exemple : 3 couples AH/A- pK1 = 4 , BH/B- : pK2 = 7 et HC/C- : pK3 = 10
On met au départ dans 1L d'eau 0,2 mol de AH et 0,1 mol de B- et 0,1 mol CH .
La réaction prépondérante est AH + B- = A- + BH qui est quasi totale ( grande constante ) donc on a , en solution, 0,1 mol de AH , 0,1 mol de A- , quasi rien en B- , 0,1 mol de BH et 0,1 mol de CH et quasi rien en C- .
On trouve que pH = 4 et que le rapport (B-) /(BH) = 10^-3 et (C-)/(CH) = 10^-6 , ces rapports étant tirés de K2 et K3 .
Bonjour Jeanne08,
Pourquoi faites-vous réagir AH avec B-, alors que dans votre exemple c'est C- qui est la base la plus forte ?
Sauf erreur de ma part.
Parce que dans mon exemple on a mis au départ , outre de l'eau , du AH , du B- et du CH .... mais pas de C- ! La réaction prépondérante est l'action de l'acide le plus fort sur la base la plus forte mis au départ .
Ah oui, bien sûr ! Merci pour cette précision.
Il y a quand même quelque chose qui me surprend, si je reprends votre exemple.
Je peux considérer qu'il n'y a pas de réaction faisant intervenir CH, ni C-, je peux donc dire que [CH] et [C-] restent constants. C'est correct ? D'autre part, on peut avoir d'autres réactions qui se produisent dans cette solution, faisant varier [H3O+]. Comment expliquer dès lors que le Ka3 = [H3O+].[C-]/[HC] soit toujours égal à 10-10 ? Par quel miracle ?
Je sens que je n'arrive pas à formuler correctement ma question et j'en suis désolé. J'espère que c'est tout de même compréhensible.
réponse à ces questions:
- on peut dire que CH est quasi intact et qu'il n'y a quasi pas de C- puisque dans l'exemple pris on a un pH de 4 et que le rapport (C-)/(CH) = 10^-6
- on a calculé le pH de la solution indiquée .... et le pH vaut alors 4 ... la concentration en H3O+ dépend de tout ce que l'on a mis dans la solution et vaut 4 et ne varie pas . Si on ajoute quelquechose à la solution le pH va varier et il faut tout recalculer ... mais les Ka1, Ka2 et Ka3 sont toujours vérifiés .
- la méthode de la réaction prépondérante consiste à
-- classer les couples acide/bases intervenant dans le problème
-- regarder ce que l'on met au départ
-- chercher alors la réaction prépondérante entre les espèces mises au départ : acide le plus fort mis sur base la plus forte mise
-- à priori négliger les autres réactions acide-base ( donc les espèces qui n'interviennent pas dans la réaction prépondérante sont soit quasi intactes soit en quantité négligeables ... et c'est là une approximation qui ... quelquefois n'est pas vérifiée et alors le résultat donné est faux et il faut le resoudre en tenant compte de plusieurs réactions simultanées ... ce qui complique considérablement mles calculs
Merci beaucoup pour vos éclaircissements.
Dans l'exemple que vous aviez pris au début de cette discussion, nous obtenions une solution contenant :
AH, A-, BH, CH, OH-, H30+ et H2O (en négligeant B- et C-)
Maintenant si dans cette solution je verse de l'acide chlorhydrique, je vais faire varier [H30+] et donc le pH.
Pour que le Ka3 = [H3O+].[C-]/[HC] soit toujours égal à 10-10 il faut bien qu'il y ait une variation de [C-] et/ou de [HC]. Je me trompe ?
Question subsidiaire : comment est-on vraiment sûr que tous les pkA sont toujours vérifiés dans tous les cas de figure ? ça peut se mesurer ?
- on peut negliger les OH- aussi .... donc dans cette solution on a AH (0.1M) , A- (0.1M) , BH( 0.1M) et CH (0.1M)
- si on ajoute des H3O+ , mettons 0,15 mol/L à cette solution la réaction prépondérante est alors celle de l'acide fort H3O+ sur la base la plus forte présente A- : H3O+ + A- -> AH + H2O . Cette réaction a une grande constante et est quasi totale et on néglige toutes les autres réactions acidobasiques ( nombreuses) a la fin on a du rab de H3O+ : 0.05 M et il y a des AH : 0.15 M et quasi plus de A- . Le pH vaut alors 1,3 et tu constateras sans peine à partir de Ka1, Ka2 et Ka3 que les espèces A- , B- et C- sont négligeables devant AH , BH et CH
- recommençons tout et ajoutons , à la solution que l'on avait 0,15 M de OH- . La réaction prépondérante quasi totale ( voir la constante ) est AH + OH- -> A- + H2O ce qui nous donne AH ~0 , (A- ) = 0.2M et 0.05 M de rab de OH- . Mais ces OH- vont réagir avec l'acide BH selon : BH + OH- -> B- + HO ( grande constante ) et on a (BH) = 0.05 M ,( B-) = 0.05 M et OH- ~0
La solution a un pH de 7 et contient essentiellement des A- , BH et B- et CH et il ne se passe quasi rien entre ces espèces .
Voilà ,par cette methode, il faut recommencer à chaque fois les calculs en fonction des espèces principales que l'on mélange. Je répète , on fait l'approximation que seule la réaction prépondérante compte et on néglige les autres réactions acidobasiques . Cette méthode, rapide, permet d'avoir un resultat parfois un peu approximatif et quelquefois faux si les approximations ne sont pas valables ... Il faut alors poser tous les calculs de la solution et des logiciels font cela très bien ... mais il n'y a plusvraiment de raisonnement de chimie
OK, merci beaucoup pour votre patience.
Donc je résume ce que j'ai appris grâce à vous :
- Tous les pKa sont toujours vérifiés, quel que soit le nombre de couples acide-base en jeu dans la même solution.
- Cette constance des pKa ne peut pas toujours s'expliquer seulement par la réaction acido-basiques prépondérante.
- Dans la réalité, à divers niveaux d'importance, il y a de "nombreuses autres réactions acido-basiques".
Un grand merci encore une fois.
