Equilibre acide-base

[invitef3e62a3c]

Bonsoir,
J'ai un soucis avec un exercice d'équilibre acide-base: on me demande de trouver la concentration en benzoate dans une solution contenant déjà 0.015mol de benzoate de sodium et 0.051mol d'HCl (on considère que V=1L)
Dans la correction on me dit que l’entièreté du benzoate va réagir avec H+, ne laissant que 0.036mol de H+, puis l'acide benzoique nouvellement formé va se dissocier et former x mol de benzoate et 0.036+x mol d'H+; c'est avec ces données là que je suis censée trouver la concentration en benzoate x = 2,62 10^(-5). Ce que je ne comprends pas c'est pourquoi le benzoate a été complètement consommé au lieu de direct entrer en équilibre avec H+ et former x mol d'acide benzoique, 0.051-x mol de H+ et 0.015-x mol de benzoate, comme je fais d'habitude. QQn pourrait-il m'expliquer?
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[jeanne08]

Cela va revenir au même ... bien entendu ce n'est pas la même valeur de x car il ne représente pas la même chose.

Je vais appeler x ce qui est donné dans le corrigé : x benzoate, 0.036+x de H+et 0.015-x d'acide benzoique
Je vais appeler y : 0.015-y de benzoate, 0.051-y mol de H+ et y mol d'acide benzoique

Tu constates que si on pose y = 0.015-x on trouve bien les mêmes quantités. Tu remets tout cela dans Ka pour calculer soit x , soit y . L'avantage du corrigé c'est de tenir compte directement que Ka est petit et on voit tout de suite que x va être petit , alors que y va être voisin de 0.015 et que l'on a intérêt, pour faciliter le calcul de calculer directement (0.015-y) à partir de Ka .

[jeanne08]

J'ai aussi une explication plus simple ... à laquelle j'ai pensé après. Lorsqu'on met des acides et bases dans l'eau il y a des réactions acidobasiques multiples et variées ... donc problème difficile . La réaction prépondérante est celle de l'acide le plus fort mis sur la base la plus forte mise. Cette réaction marche très bien ( grande constante ) ou très mal ( petite constante) et on considère que seule cette réaction a lieu et on prévoit alors, en gros, ce qu'il, va y avoir essentiellement dans la solution.
Dans le cas présent on met benzoate+acide fort . La réaction prépondérante est H+ +benzoate -> acide benzoique et cette réaction marche très bien, elle est quasi totale . Si elle était totale on aurait un reste de benzoate, 0 H+ et de l'acide benzoique. En réalité elle n'est que quasi totale donc il reste , non pas 0 H+, mais un chouia de H+ que l'on calcule.

[invitef3e62a3c]

Vous avez raison je tombe sur la même valeur ! En fait je viens de me rendre compte que j'avais oublié de retirer x à 0.015 pour trouver la concentration restante, je me suis contentée de dire qu'il en restait x mol donc je tombais sur une valeur proche de 0.015.. Encore une question, dans mon calcul avec le Ka, ça ne marche que si je met les H+ et le benzoate au numéroteur donc je les considère comme des produits et non des réactifs alors que ce sont eux qui ont formé l'acide benzoïque.
Or j'ai vu en cours que pour un tampon : pH=pKa - log(HA/A-), ce qui donne à tous les coups Ka = [A-].[H+]/[HA], et je voudrais savoir si c'est bien pour cette raison que j'obtiens ce calcul

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

La constante Ka est (base)*(H+)/(acide). Si on prend le log de Ka on trouve pH = pKa + log ((base)/(acide) )
Quoiqu'on ait dans la solution la constante Ka est toujours vérifiée à l'équilibre . Donc que tu partes de benzoate + autres espèces diverses ... après équilibre ce Ka de l'acide benzoique est toujours vérifié. L'expression du pH d'une solution tampon est toujours vraie mais pratique à utiliser essentiellement quand on a un mélange tampon dans la solution.
Si on met du benzoate dans de l'eau il se produit la réaction benzoate + eau = acide benzoique +OH- . Cette réaction marche mal et la formule pH = pKa + log ( benzoate)/(acide benzoique) sera vérifiée mais inutilisable ici pour calculer le pH de la solution.

[invitef3e62a3c]

Je comprends mieux, merci bcp.