Détermination du pKa en labo

[tehmarik]

Bonjour à toutes et à tous,

J'ai un petit soucis concernant la préparation de mon prochain travail en laboratoire. Nous faisons une expérience d'échange d'ions avec une solution de KH2PO4 de concentration inconnue que l'on fait passer à travers une résine chargée en H+ pour obtenir du H3PO4.
Ensuite, on nous demande de titrer (une fois avec pH mètre et une fois avec indicateur) la solution de départ (dont on aura utiliser que quelques ml pour en faire de l'acide phosphorique, il restera donc suffisamment) et la solution d'acide phosphorique que l'on obtient avec du NaOH 0.1M. J'en déduis donc que si on a mis suffisamment de résine la concentration de KH2PO4 de notre solution de départ et la concentration de H3PO4 de notre solution après être passé dans la colonne sera identique. Seulement on nous demande à partir de là de déterminer le pKa de l'acide phosphorique grâce à ces titrage et je n'ai aucune idée comment faire, ne voyant pas comment déterminer la concentration ni de H3PO4 ni de KH2PO4, les deux étant des acides faibles.

Image supprimée

Voici le protocole, dans le cas ou j'aurais eu du mal à me faire comprendre.
Merci d'avance
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[Kemiste]

Bonjour,
La concentration en acide phosphorique sera déterminée avec le dosage. Connais-tu le principe d'un dosage ? Autre question, dans quelles conditions a-t-on pH = pKa ?

[tehmarik]

Donc l'acide phosphorique est un acide fort ??

[tehmarik]

Ce qui m'échappe est que si ce que j'ai lu est correct, l'acide phosphorique est un acide faible, donc on se retrouvera avec du H3PO4 et du H2PO4- en solution, mais étant donné que je n'ai ni la concentration de l'acide phosphorique (n'ayant pas la concentration de KH2PO4 dans ma solution initiale) ni accès au pKa théorique je ne trouve aucune relation pour trouver la concentration de H3PO4 ou KH2PO4, qui sont sensé être les mêmes si j'ai bien compris.

[A voir en vidéo sur Futura]

[Kemiste]

Non ce n'est pas un acide fort... C'est un triacide faible. Comment as-tu conclu avec ce que j'ai dit que l'acide phosphorique était un acide fort ?

[Kemiste]

Ce qui m'échappe est que si ce que j'ai lu est correct, l'acide phosphorique est un acide faible, donc on se retrouvera avec du H3PO4 et du H2PO4- en solution, mais étant donné que je n'ai ni la concentration de l'acide phosphorique (n'ayant pas la concentration de KH2PO4 dans ma solution initiale) ni accès au pKa théorique je ne trouve aucune relation pour trouver la concentration de H3PO4 ou KH2PO4, qui sont sensé être les mêmes si j'ai bien compris.

Cette concentration tu la détermines par le dosage. Comprends-tu ce dosage ? Tu n'as pas besoin de connaitre le pKa pour le dosage. C'est d'ailleurs les valeurs de pKa que tu dois déterminer donc c'est normal qu'ils ne sont pas donnés.

[tehmarik]

Dans ce cas je ne vois pas de quel dosage vous parlez, la seule chose que j'avais compris c'est que en milieu aqueux une partie du H3PO4 en solution devient H2PO4- + H3O+, ceci étant facteur du pKa inconnu, et que après par titrage avec le NaOH on a la réaction (H2PO4-) + (H3O+) + NaOH ----> NaH2PO4 + 2H2O, donc quand on arrive au point d'équivalence qu'on détermine grâce au virage (soit l'indicateur, soit sur le graphique du titrage fait par potentiométrie) et on trouve donc la concentration NaH2PO4 en solution, qui est la même que celle de H2PO4- qu'on avait en solution avant le titrage, mais après ça je bloque pour trouver la concentration initiale

[Kemiste]

Je te parle du dosage qu'il faut faire avant et après le passage sur la résine, comme c'est indiqué dans ton énoncé de TP. Pour les dosages il ne faut pas oublier que dans le premier cas tu as un diacide et dans le deuxième un triacide. Tu n'as donc pas une équation de dosage mais respectivement deux et trois.
Par exemple, l'équation de dosage de la première acidité de l'acide phosphorique est : H₃PO₄ + HO^- -> H₂PO₄^2- + H₂O. Il y a ensuite une nouvelle réaction entre HO^- et H₂PO₄^2- ect...
Lors du dosage tu détermines la concentration en dihydrogénophosphate de potassium ou d'acide phosphorique selon que ce soit avant ou après passage sur la résine. Mais qu'entends-tu par "concentration initiale" ? Si tu ne fais pas de dilution la concentration déterminée par le dosage c'est la concentration de ta solution.

[JPL]

Les images doivent être postées en pièces jointes et non sur un serveur extérieur. Merci.

[tehmarik]

Haha, votre réponse vient pile au même moment ou j'ai trouvé "Bonjour
H3PO4 + NaOH = NaH2PO4 + H2O
NaH2PO4 + NaOH = Na2HPO4 + H2O
Na2HPO4 + NaOH = Na3PO4 + H2O

cordialement"

Et effectivement, je n'avais pas compris le fait que si on continuait d'ajouter du NaOH l'acide phosphorique allait se déprotoner totalement ! Merci bien !