Calcul pH solution tampon / tableau d'équilibre

[Markati]

Bonjour à tous,

Je vous écris parce que je donne des cours de chimie en tant que répétiteur et aujourd'hui je suis tombé sur un os. On m'a demandé de calculer le pH d'une solution tampon (CH₃COOH / CH₃COONa) équimolaire (0.5 mole par litre de chacun des composés) dont le volume est 1 litre. J'ai d'office appliqué la formule qui m'a donné un résultat correct (soit 4.75, la valeur du pKa).

Mon élève m'a ensuite expliqué qu'il devait utiliser un tableau d'équilibre (état inital, variations -x;+x, état final) sauf que dans ce cas-ci je n'ai pas réussi à tomber sur le résultat correct (je n'ai pas de problèmes particuliers lorsqu'il faut en faire avec des acides / bases). Du coup je me demande ce qui m'a échappé.

J'ai commencé par poser : CH₃COOH + H₂O ----> CH₃COO- + H₃O+

Mais ensuite gros blocage sur le reste, est-ce que je dois inclure la concentration de CH3COONa directement dans le tableau des variations ou non, ... J'ai essayé plusieurs variantes mais impossible de retomber sur le bon résultat.

Merci d'avance.
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[jeanne08]

Tu as un mélange équimolaire de AH et de A- . il se produit 3 réactions acide-base :
1) AH + A- = A- + AH
2) AH + H2O = A- +H3O+
3) A- + H2O = AH +OH-
4) 2H2O = H3O+ + OH-
La première est prépondérante car c'est l'action de l'acide le plus fort sur la base la plus forte. Les réaction 2) et 3) marchent très mal (constantes de l'ordre de 10^-5 et 10^-9) donc on les néglige. Quant à la 4) on peut à fortiori la négliger
La réaction 1) ne change aucune concentration , Ka est vérifiée et on trouve pH = pKa
note : Ka = (A-)*(H3O+)/(AH) ... et en prenant le log on a pH = pKa +log(A-)/(AH)

Si on y regarde de plus près ... la solution contient , outre AH et A- ( espèces prédominantes) un chouia de H3O+ et un autre chouia de OH- , ces espèces secondaires proviennent des réactions 2,3 et 4 ...

morale : tu n'arriveras pas au bon résultat en considérant seulement la réaction 2)( attention à l'écrire avec une double flèche , elle n'est pas totale) ... même en tenant compte des A- mis au départ .La réaction " prépondérante" est celle d'acide le plus fort mis sur la base la plus forte mise et en général on peut négliger les autres réactions ( approximations usuelles ) . Cette réaction prépondérante peut marcher très bien ( grande constante) ou très mal ( petite constante)