pH d’une solution du sel disodique de l’EDTA

[invite89d03225]

Bonjour,
Je suis complètement perdue face à un exercice de chimie inorganique sur l'EDTA.

On donne :
L’EDTA est un polyacide dont les constantes d’acidité successives sont :
pKa1 (H4Y/H3Y-) = 2,0 ;
pKa2 (H3Y-/H2Y2-) = 2,7 ;
pKa3 (H2Y2-/HY3-) = 6,2 ;
pKa4 (HY3-/Y4-) = 10,3.

1) Dans quel(s) couple(s) acide-base intervient la forme H2Y2- ? Dans H3Y-/H2Y2- et H2Y2-/HY3-
2) Comment appelle-t-on une telle
espèce ? une espèce ampholyte
3) Déterminer le pH d’une solution du sel disodique de l’EDTA (2Na+,H2Y2-) à la
concentration 0,01 mol.L-1. A partir de là je sèche complètement... Je ne sais pas si le métal est l'H2Y2- ou le Na+ (donc qui est l'acide), ni quel pKa choisir pour utiliser: log [A-]/[AH]=pH - PKA, et quand bien même comment faudrait-il placer le 0,01 M ?
4) Déterminer le pH d’une solution d’EDTA (4Na+,Y4-) à la concentration 0,01 mol.L-1. ???

Je vous remercie d'avance
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[moco]

Ce problème n'est pas très facile. Je vais essayer d'y aller pas à pas avec toi,
Quand tu dissous Na₂H₂Y dans de l'eau, l'ion formé H₂Y^2- a deux possibilités. Il peut se transformer en H₃Y^- ou en HY^3-. Il faut examiner les deux possibilités l'une après l'autre. Et juger, ensuite laquelle l'emporte sur l'autre, donc laquelle peut être négligée.
Examinons la première, qui est la plus délicate des deux. En effet, les deux ions considérés (H₂Y^2- et H₃Y^-) font partie d'un équilibre qui n'est pas utilisable directement. Je le réécris ici :
H₃Y^- --> H₂Y^2- + H⁺
dont la constante K_a est donnée par son pK_a = -2.7
Cette équation n'est pas utilisable directement, car elle a trait à un ion H₃Y^- dont tu ne disposes pas ici. Toi tu fais plutôt la réaction inverse, celle qui part de H₂Y^2-, donc :
H₂Y^2- + H⁺ --> H₃Y^-
dont la constante est donnée par son pK_a = +2.7.
Mais là encore ce n'est pas exactement ce qui se passe dans ta solution. Tu y dissous bien H₂Y^2-, mais tu n'y rajoutes pas de ion H⁺. Il n'y a que de l'eau. la réaction qui se passe dans ta solution ressemble un peu à la précédente, suaf qu'il faut remplacer H⁺ par H₂O. Cela donne :
H₂Y^2- + H₂O --> H₃Y^- + OH^-
L'ennui, c'est que la constante d'équilibre de cette équation n'est pas donnée. Je vais l'appeler K_b. Elle s'écrit :
K_b = [H₃Y^-][OH^-]/[(H₂Y^2-]
Mais j'espère que tu vois sans problème que K_a et K_b sont reliés par l'équation : K_a K_b = 10^-14. On en tire K_b = 10^-11.3.
On a enfin les valeurs numériques qui nous permettent d'attaquer le problème, à savoir la quantité de ion qui réagit ainsi avec l'eau.
On pose que x mole de (H₂Y^2- se transforme en H₃Y^-. On pose ensuite la valeur de la constante d'équilibre :
K_b = 10^-11.3 = x²/(0.01 - x).
Un petit peu d'algèbre, et on tire : x = 2 10^-7
Voilà pour la première possibilité de réaction en solution.

Passons à la seconde possibilité, qui sera plus vite résolue. Il s'agit de l'équillibre :
H₂Y^2- --> HY^3- + H⁺
dont le K_a vaut 10^-6.2
Si x mole de l'ion de gauche subit cette transformation, on peut directement poser :
K_a = 10^-6.2 = x²/(0.01 - x)
Un peu d'algèbre, et on tire : x = 8 10^-5

Comparons les deux résultats. Sur les 0.01 mole de H₂Y^2-, il y en a 2 10^-7 qui subissent la réaction formant des ions OH^-, et 8 10-5 qui subissent la réaction formant des ions H⁺. La première réaction peut être négligée, car 2 10^-7 est << 8 10^-5. La solution devient un peu acide, et le pH vaut :
pH = -log 8·10^-5 = -4.1

[invite89d03225]

Bonjour Moco,
Milles remerciements, tu m'as énormément éclairée !

Et donc pour la deuxième question, je dois faire : HY3- ---->Y4- + H+ ?
Puis, pareil, Ka=10^10,3=x²/(0,01-x)

Ce qui m'embête, car la solution est d’EDTA (4Na+,Y4-), donc on n'a pas d'HY3- initialement

( PS: Tu as fais une petite erreur d'inattention, un moins devant le pH final )

Merci encore

[moco]

Très bien. Tu as presque compris. mais n'oublie pas qu'il faut utiliser le dernier Ka, et qu'il faut d'abord le transformer en Kb, comme je l'ai fait dans mon message précédent.

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite89d03225]

Ah oui ? On ne peux pas directement utiliser Ka dans ce cas là, puisqu'il n'y a qu'une seule possibilité ?
:/

[invite8e8e2322]

Non. Les Ka se rapportent à une équation avec H+, alors que le Kb à une équation avec H2O.

[invite89d03225]

OK mais la réaction c'est pas HY3- ---->Y4- + H+ du coup ?