La glycine et calcul de pH

[honey47]

Bonjour,
Je ne parviens pas à résoudre cet exercice:

La formule de la glycine est: NH2-CH2-COOH
1)Ecrire les équilibres acido-basiques de la glycine dans l'eau et attribuer les pKa: pKa1=2.34 et pKa2=9.60
(J'ai réussi à faire cette question)

2)On dissout 1.5g de glycine NH2-CH2-COOH (masse molaire:75.0 g/mol) dans 100.0 ml d'eau:solution(A). Ecrire la(les) forme(s) prédominante(s) de la glycine dans la solution(A) et calculer le pH de cette solution.

3)On dissout 2.23 g de chlorhydrate de glycine Cl−,H3N+ - CH2 - COOH (masse molaire M=111.5g/mol) dans 100.0ml d'eau:solution (B). Calculer le pH de la solution B.

4)On mélange les deux solutions précédentes (A) et (B) pour obtenir une solution (C). Calculer le pH de la solution (C), en négligeant toutes les réactions secondaires.

5) A la solution (C) de la question 4) on ajoute 4.0ml de soude (10 mol/l) pour obtenir la solution (D). Ecrire la(les) forme(s) prédominante(s) de la glycine dans la solution (D). Calculer le pH de la solution (D).

Merci pour votre aide.
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[honey47]

quelqu'un pourrait il m'aider à démarrer, car je ne vois pas comme travailler avec des acides aminés.

[jeanne08]

Tu montres déjà comment tu as résolu la première question ... cela devrait t'aider pour faire la suite
quelques indications :
- question 2 : la glycine est un ampholyte
- question 3 : on a une solution d'acide faible ( seul la première acidité est à prendre en compte)

On rappelle que pour un couple acide/base si pH>pKa la forme basique du couple prédomine et si pH<pKa la forme acide du couple prédomine

[honey47]

Merci pour votre réponse, j'ai appliqué vos conseils.
Pour la 2) j'obtient pH=5.97 par contre pour les réactions prépondérantes secondaires j'ai l'autoprotolyse de l'eau mais je ne sais si il en faut d'autre.
Pour la 3) je ne suis pas sûre pour la concentration j'ai 0.02M du coup j'obtient un pH= 2.12
Par contre je n'arrive pas à partir de la 4)

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

- il faut que tu recalcules la concentration de la question 3 ... on n'a que 100 mL de solution !
- quand tu mélanges A qui contient NH3+-CH2 COO- et C qui contient NH3+ -CH2 -COOH tu as un couple acide base ... le pH est facile à trouver à partir du Ka du couple
- pour la question 5 tu fais , avec la soude et le mélange
1) la réaction NH3+ -CH2-COOH + OH- -> NH3+ -CH2-COO-
2) si il y a un excès de soude NH3+ -CH2-COO- ( qui provient de A et de la réaction 1) on a la réaction NH3+ -CH2-COO- + OH- -> NH2 -CH2-COO-

[honey47]

J'ai recalculé ma concentration j'obtient c=0.2M, du coup pH= 1.55.
Pour la 4) j'obtient pH=2.36. Mais je n'arrive pas à écrire l'équation correcte de cette réaction prépondérante, j'ai trouvé le pH de façon approximative et non de façon méthodique
Pour la 5) je ne vois pas vraiment avec la soude quelle est la réaction prépondérante.

[jeanne08]

La réaction prépondérante est toujours celle de l'acide le plus fort mis ( pKa le plus bas ) sur la base la plus forte mise ( pKa de acide conjugué le plus haut ).
Quand on a un mélange AH/A- et de l'eau la réaction prépondérante est AH + A- = A- + AH ... qui ne change aucune concentration donc pH = pKa + log ((A-)/(AH))
Quand on ne met que de l'acide faible AH dans l'eau la réaction prépondérante est AH + H2O = A-+H3O+ qui marche mal et fournit autant de H3O+ que de A- ...
Quand on met un diacide dans l'eau AH2 on peut, en général, ne tenir compte que de la première acidité : AH2 + H2O = AH- + H3O+ et négliger la réaction ultérieure des AH- formés sur l'eau

[honey47]

Merci pour vos explications.
Ma réaction prépondérante pour la 4) est-elle juste: (NH2 -CH2-COO-)+(Cl−,H3N+ - CH2 - COOH)=(NH3+ -CH2-COO-)+(Cl−,H3N+ - CH2 - COO-) ?
Pour la 5) j'ai calculé n=0.04mol mais je ne sais pas si ça me sert car je ne vois pas comment faire vu que je ne connais pas le pKa.

[jeanne08]

- oui pour la réaction ecrite
- pour la 5 : on met 0,02 mol de NH3+-CH2-COO- +0,02 mol de NH3+ -CH2-COOH + 0,04 mol de OH- . Relis bien et comprends bien le post n°5 et tu vas voir que l'on a dans la solution 0,02 mol de NH2-CH2-COOH et 0,02 mol de NH3+ -CH2-COOH donc un couple acide/base faible de pK = pKa2 ... pH = pKa2

[honey47]

j'essaie de récapituler: j'ai dans ma solution (NH2 -CH2-COO-) et (Cl−,H3N+ - CH2 - COOH) de (C) + HO-
du coup j'ai comme RP: (Cl−,H3N+ - CH2 - COOH)+OH-=(Cl−,H3N+ - CH2 - COO-)+H2O
mais comme ça ne correspond pas à se que vous m'avez dit je dois me tromper quelque part.

[jeanne08]

dans A tu as NH3+ -CH2-COO- ( la glycine dans l'eau est sous cette forme , c'est un ampholyte ) , dans B tu as NH3+ -CH2-COOH donc dans C tu as le mélange des deux espèces . Tu ajoutes alors de la soude qui s'attaque d'abord au -COOH ( pKa de l'ordre de 2) puis partiellement à NH3+ -

[honey47]

Donc dans ma solution initiale le chlorhydrate de glycine n'intervient plus? Du coup elle contient: NH3+ -CH2-COO- et NH3+ -CH2-COOH et OH- il y a-t-il de l'eau?
J'ai comme RP: NH3+ -CH2-COOH + OH- = NH3+ -CH2-COO- + H2O ?

[jeanne08]

Il y a bien entendu de l'eau : c'est le solvant
- dans A il y a la glycine ( quasi intacte) , dans B il y a le chlorhydrate de glycine ( quasi intact) donc dans C il y a le mélange des deux
- la RP que tu as écrite est exacte et quasi totale et si il y a du rab de OH- ces OH- vont s'attaquer aux groupement NH3+ - CH2 ...

[honey47]

donc ma RP devient: NH3+ -CH2-COOH + OH- = NH2+ -CH2-COO- + H2O
si je fais un tableau j'obtient NH3+ -CH2-COOH + OH- = NH2+ -CH2-COO- + H2O
quantité initiale c1 c2 0
quantité à l'équilibre c1-h c2-h h

et pH=pKa2=9.60

autre question j'ai voulu faire un tableau d'avancement pour la question 4) mais je n'y arrive pas vraiment j'ai
(NH2 -CH2-COO-)+(Cl−,H3N+ - CH2 - COOH)=(NH3+ -CH2-COO-)+(Cl−,H3N+ - CH2 - COO-)
quantité initiale c1 c2 0 0
quantité à l'équilibre ? ? h h+0.2

[jeanne08]

Pour la question 4 tu mélanges solution A qui contient NH3+ -CH2-COO- et la solution B qui contient NH3+ -CH2-COOH ( inutile d'écrire les chlorures qui sont spectateurs dans cette histoire ) . Tu vois que tu mets un couple acide : RCOOH et la base conjuguée R COO- . Les réactions de ces acide et base sur l'eau sont négligeables , il y a échange de H+ entre eux qui ne change rien aux concentrations ... donc inutile de faire un tableau d'avancement : la solution est un mélange base-acide conjugue é dont le pH est donné par la formule pH =pKa + log (base)/(acide) et tu trouvbes pH = 2.34
Pour la question 5 les réactions prépondérantes avec OH- sont quasi totales et on ne raisonne pas en concentration quand on fait un tableau d'avancement mais avec des quantités de matière en mol . Relis les précédents posts

[honey47]

Merci pour vos éclaircissements.
Donc pour la 5) je dois avoir pH=pKa2 n'est ce pas?
J'ai une autre question pour la 2) il y a bien 3 RPS dont l'autoprotolyse de l'eau, faut il prendre en compte les 3?

[honey47]

Désolée de vous répondre aussi tard, et merci pour votre réponse.
J'ai repris la question 5)
La forme prédominante de la glycine dans la solution (D) est: NH3+ -CH2-COOH
J'obtient toujours la même RP: NH3+ -CH2-COOH + OH- = NH2+ -CH2-COO- + H2O
J'ai donc un acide faible avec une base forte, or je n'ai pas ce cas dans mon cour pour déterminer le pH.
Il me semble que c'est 2 espèces sont dans des domaines dissociés, faut il donc que je fasse intervenir une solution équivalente qui fait intervenir la RQ?