[Exo] Complexation

[invite5265be79]

Bonjour !

J'ai malencontreusement égaré mon ancien compte
Fort dommage, mais je suis de retour parmi vous... Hihiiii

Je suis actuellement en pleine méditation intuitive sur un exercice dont voici l'énoncé:

Calculez la concentration en Zn2+ dans une solution préparée en mélageant:
- 30 mL de ZnCl2 à 0,1M
- 20 mL d'EDTA à 0,2M
- 10 mL d'HCN à 1M

La solution est tamponnée à pH = 10

Données:
Constantes d'acidité EDTA:
K1 =1,02*10^-2
K2 =2,14*10^-3
K3 =6.92*10^-7
K4 =5.5*10^-11

Ka(HCN) = 6.2*10^-10
Kf(ZnY2-) = 10^16.5
Kf(Zn(CN)4 2-) = 10^5.55

Suite à cela, voici mon raisonnement.
Je possède dans mon cours, une donnée supplémentaire, notée alpha 4, qui correspond littéralement à
alpha 4 = [Y4-] / Ct
Y4- est l'abréviation évidente pour l'EDTA déprotonnée 4 fois, et Ct correspond à la concentration totale en EDTA, sous ses différentes formes. On peut assimiler cette donnée à une constante de dissociation de l'EDTA.
Cette constante dépend, de nouveau de façon évidente, du pH.

alpha 4 = 0.35

Dès lors, je déduis immédiatement la concentration d'EDTA Y4- en solution => 0,07 mol/L
Multiplié par le volume d'EDTA ajouté, j'obtiens 1,4*10^-3 mol.

Suivant les valeurs de mes constantes de formation, réaction prépondérante et tout le bazard, j’effectue dans un premier temps, la complexe du Zn2+ par l'EDTA.
( Tableau d'avancement )
Après ce premier équilibre, il me reste en solution 1,6*10^-3 mol de Zn2+, 0 mol de Y4- et 1,4*10^-3 mol du complexe ZnY2-

Le Zn2+ restant est alors complexé par mon ligant Cn-.
Arrive un premier problème.
Quelle est la concentration, donc la quantité de CN- en solution?
[CN-]= Ka(HCN) * [HCN] / 10 ^ -pH

( Je sais, c'est affreux de retrouver une concentration d'après un pH, mais là... )

[CN-] = 10,5*10^3 mol/L

Et premier blocage. Je cherche le volume qui va me permettre d'obtenir la quantité de ligant CN-. Est-ce les 10mL d'acide, ou bien les 60 mL de solution. Je crois qu'il s'agit bien des 10mL d'acide. Confirmation demandée svp ici

Et je continue, deuxième tableau d'avancement, deuxième réaction de complexation...
Avec des constantes thermodynamiques supérieures à 10^4, réaction totale...

En conclusion, j'arrive à une dissociation du second complexe qui donne une concentration en Zn2+ affreusement ridicule ( de l'ordre du 10^-10 ) après un passage pour une équation du 5ème degré. ( Oui oui, je vous assure )



D'après ce que je vous ai exposé, ai-je une faille dans mon raisonnement?
Si oui, laquelle?


PS: Je vous aide... Selon mon enseignant(e), je dois approcher de [Zn2+] = 10^-10
Donc, j'étais content. Mais chimiquement, ça ne veut rien dire. Depuis quand sur une complexation aussi favorable on ne néglige plus de telles concentrations?

L'écart relatif revient presque à mesurer la vitesse d'un caillou à celle d'un photon ! ( Enfin, son pote le neutrino nous pose problème parfois )

Merci à vous d'avoir lu ce pavé !
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[moco]

Ton pavé est trop long. Je ne l'ai pas lu. Mais je constate une erreur tout au début des calculs. En effet, si tu mélanges 20 mL d'EDTA 0.2 M, à 30 mL + 10 mL d'autre chose, la concentration totale d'EDTA dans le mélange n'est pas 0.2 M, mais 0.066 M.

[invite5265be79]

Je m'excuse, mais ça doit être une erreur de lecture de ta part.
La concentration totale en EDTA dans le mélange ne m'intéresse pas du tout. Seule la quantité de matière en EDTA est importante.

En simplifié, je calcule uniquement la quantité de Y4- en quantité de matière. Rien de plus.

PS: Sans vouloir te vexer, j'aurai clairement eu les ***** de me planter sur un truc aussi évident :P

[jeanne08]

je trouve que ton raisonnement ne va pas : lorsque tu considères qu'il ya une proportion p de Y4- et tu fais réagir seulement ces Y4- sur les Zn2+ tu ne peux pas dire que les autres formes de l'edta vont rester intactes ...

on reprend cet exo un vache car à pH = 10 on a un mélange initial pas très simple ...
concentrations initiales : en Zn 2+ :0.05 en edta : 0.066 en HCN : 0.010 mol/L
toujours au départ : l'edta est sous forma Y4- et HY3- et K4 est verifié donc (Y4-)/(HY3-) = 0.55
HCN est sous forme CN- et HCN et le rapport (CN)/(HCN) vaut 6.2 à pH^=10

réaction du zn sur l'edta : Zn2+ + Y4- -> complexe K = 10^16.5
Zn2+ + HY3- -> complexe + H+ K = 10^16.5*5.5e-11 marche bien aussi il faut d'ailleurs regarder le rapport complexe/(Zn2+)(HY3-) =10^16.5*5.5e-11/1e-10 ... bref cette réaction marche bien aussi donc à la fin on n'a quasi plus de zinc , il y a du rab d'edta ( 0.016 mol/ avec 0.55*0.016 mol/L de Y4- )
on peut donc calculer la concentration dérisoire en Zn2+ restant et constater que l'on obtiendra donc pas ( si peu !!! ) de complexe avec les cyanures ...

[A voir en vidéo sur Futura]