calcul des volumes de 2 solutions à mélanger

[may-ou6]

bonsoir tout le monde,

voilà je bloque sur une question d'un exercice si c'est possible de m'aider ça serait cooooool

[U]on souhaite préparer 1 litre de solution de ph= 9 en mélangeant un volume V de la solution de chlorure d'ammonium (C= 0.05 mol/L) avec un volume V' d'une solution d'ammoniac(C'= 0.5 mol/L)
[U]

calculer les volumes V et V' des 2 solutions à mélanger

données:
numéros atomiques: N:7 H:1 Cl: 17

pKa du couple NH4/NH3 = 9.20 à 298K



merci si vous pouvez m'aider à réviser mon examen !!
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[Sephiroth300]

Bonsoir,

Une seule formule à utiliser, pH=pKa + log [NH3]/[NH4Cl]
Ton inconnu étant le rapport [NH3]/[NH4Cl]. A toi de voir comment tu peux l'exprimer.

Indice: vu que ton pH désiré est très proche du pKa du couple, les quantités (mais pas volumes!) de chaque constituant devraient être assez proches

[may-ou6]

ok d'accord je vais y refléchir ...:S
mais le Cl ne rentre pas en compte dedans car c'est un ion spectateur
donc l'équation c'est NH3 +NH4 => NH3 + NH4

je me trompe peu être .... :S

[Sephiroth300]

L'équation que tu donnes n'a pas beaucoup de sens. Tu n'as pas de réaction chimique a proprement parler. Tu mets 2 espèces inertes chimiquement l'une par rapport à l'autre en solution. Tout ce qui se passe, c'est que cela modifie le pH de la solution, car tu modifies la quantité de protons H+ en solution.
Tu as un couple acido-basique devant toi. L'acide c'est NH4+. La base, c'est NH3. Pour t'en assurer, tu peux écrire
NH3 + H+ = NH4+
Le NH3 capte un H+, c'est donc une base. Le NH4+ peut à son tour relarguer un H+. C'est donc un acide.

Tu peux écrire NH4+ ou NH4Cl. Effectivement, l'ion Cl- n'apporte pas grand chose ici. Seules les espèces NH3/NH4+ sont importantes

Pose l'équation pH=pKa +..., puis exprime le tout en fonction du rapport des concentrations. Ca te donnera combien de fois plus de l'espèce A par rapport à B sont nécessaires pour donner ce pH (en concentration!). Comme tu dois préparer 1L de solution, tu peux facilement en déduire la quantité de matière qui correspond à ces concentrations. Un rapide calcul te donnera le volume de chaque solution à préparer

[A voir en vidéo sur Futura]

[may-ou6]

bonjour alors j'ai réfléchi à ce que vous m'avez expliqué et j'ai trouvé ça ( j'espère qu'il y a un peu de juste ) :

ph= pka + [NH3]/[NH4]

[NH3]/[NH4]= ph -pka


donc [NH3]= (ph- pka ) / [NH4] = 0.4 mol/L = 0.4mol
et [NH4]= [NH3]/ (pka -ph) = 0.25 mol/L = 0.25 mol

donc maintenant je dois trouvé le volume correspondant à ces quantités : mais je vois pas comment faire ... :s

[Sephiroth300]

ouh là où est passé le logarithme
le calcul que tu indiques est impossible. Tu indiques [NH3]= (ph- pka ) / [NH4] = 0.4 mol/L = 0.4mol alors que tu ne connais pas la valeur de [NH4+]
Je vais t'aider un peu :
pH = pKa + log (base/acide)
log (base/acide) = 9 - 9,2
(base/acide) = 10^-0,2 = 0,63
Ce qui veut dire qu'en termes de quantité de matière, tu dois avoir 1 mole de NH4+ pour 0,63 moles de NH3
Si on rapporte en termes de volume à utiliser, comme ta solution de NH3 est 10 fois plus concentrée que celle de NH4+, tu auras besoin d'un volume 10 fois moindre que le rapport précédemment calculé, soit 1L de NH4+ pour 0,063L de NH3. Tu en veux un litre au total, un simple produit en croix te donne
VNH4+ = 941mL
VNH3 = 59mL

On vérifie simplement en calculant les quantités de matière présentes dans chacune de ces solutions:
nNH3 = [NH3] x VNH3 = 0,5 x 0,059 = 29,5 mmol
nNH4+ = [NH4+] x VNH4+ = 0,05 x 0,941 = 47,1 mmol

Ce qui donne (base/acide)= 29,5/47,1 = 0,63

Tout est bon

[may-ou6]

ah oui c'est vrai j'ai fais sauté le log sans m'en rendre compte !!
j'ai compris le calcul mais au niveau du produit en croix je vois pas comment vous faite ( avec quels valeurs )

[Sephiroth300]

Pas de problème,
comme j'ai dit 1L de NH4+ pour 0,063L de NH3. Si on garde ces volumes on obtient 1,063L de solution. Mais on en veut 1L, donc on divise les 2 volumes calculés par 1,063 pour obtenir les volumes nécessaires pour préparer 1L exactement
NH4+ 1/1,063 = 941mL
NH3 0,063/1,063 = 59mL

J'espère que t'as tout compris maintenant et que tu vas cartonner à ton exam
N'hésite pas si tu as besoin d'aide!

[may-ou6]

MERCI BEAUCOUP J'AI COMPRIS !!!!!! ^^

tu as très bien expliqué merci et oui en effet je pense que j'aurais besoin d'aide encore ^^


je pense que je vais ouvrir une autre discussion ( vas tu arriver à la trouver ?)

[Sephiroth300]

Je vais chercher ^^

[may-ou6]

c'est fait ^^ c'est sur l'oxydo réduction