Evolution Concentration H3O+ Acide-Base

[Tim0023]

Bonjour!

Je souhaiterai savoir si mes suppositions sont justes:
Dans un titrage d'acide faible par une base forte:
Ach + H2O <--> H3O+ + Ac-
La concentration de H3O+ diminue de cette manière:
- l'action de la base forte diminue le nombre de mole de H3O+ car OH- + H3O+ --> H2O
- mais cette diminution est compensée par la fait que la réaction est déplacée à droite (Ach + H2O --> H3O+ + Ac-) Est-ce juste?
Donc Concentration de H3O+ diminue peu fortement avant PE? Est-ce juste?


A l'inverse pour un titrage acide et base fort la concentration de H3O+ diminue plus fortement car l'équilibre est déjà complètement déplacé.
Pourriez- vous dire si mon raisonnement est bon, si non pourriez- vous me corriger...

Merci par avance!
Tim0023
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[Omnitrix]

Bonjour,

L'exemple le plus commun est le titrage de HCl (acide fort) par NaOH (base forte)
Admettons donc que tu as le NaOH dans ta burettte et que titre le NaOH.
Tu as la réaction

NaOH + HCl --> NaCl + H2O (1)

Au départ tu as X mole de HCl dans ton erlen. Chaque fois que tu fais tomber une goutte de NaOH dans l'erlen tu as la réaction (1)qui a lieu. Etant donné que le nombre de mole X de HCl est en excès tu auras toujours de l'HCl dans ton milieu ou H3O+ car puisque HCl est un acide fort il se dissocie totalement en H3O+. Tu vas continuer à ajouter du NaOH et une fois que tu auras ajouter le même nombre de mole de NaOH que de HCl ta réaction sera complète et tu auras dans ton milieu NaCl qui est un sel neutre et de l'eau. Sachant que dans l'expérience on va mettre un léger excès de NaOH pour voir apparaître la coloration qui indique qu'on est à l'équivalence.

[Omnitrix]

Il ne s'agit pas d'équilibre du moins dans ce cas. Tu dois écrire ta réaction de titrage et raisonner en terme de nombre de mole et faire le bilan pour voir ce qui se passe..

[Duke Alchemist]

Bonjour Omnitrix.

Tim0023 pose la question dans le cas d'un acide faible par une base forte...

Je n'ai pas le temps de répondre là maintenant. Si personne n'est intervenu, je tenterai une explication.
Cordialement,
Duke.

[A voir en vidéo sur Futura]

[jeanne08]

Lorsqu'on ajoute progressivement des OH- ( base forte) à une solution d'acide le pH va augmenter, la concentration en H3O+ va diminuer ... vite ou pas vite ?? pas évident de répondre à la question . Ne pas oublier , non plus, que le pH est une échelle logarithmique donc qu'une variation d'un facteur 10 de la concentration en H3O+ fait changer le pH de 1 unité.
Quand on ajoute une base forte à une solution d'acide fort, donc de H3O+, on fait la réaction quasi- totale H3O+ + OH- ->2 H2O
Quand on ajoute une base forte à une solution d'acide faible AH on a au départ une solution qui contient essentiellement des AH ( peu dissocié en A- et H3O+) et lorsqu'on ajoute des OH- on fait la réaction quasi totale AH + OH- -> A- + H2O et le pH est donné par la relation
pH = pKa + log(Aformés-)/(AHrestant) l'augmentation du pH est lente ...et il me semble difficile d'en dire plus à priori
Dans les deux cas la goutte de soude ajoutée en plus juste après l'équivalence s'accumule et le pH devient bien basique ... bref on a un saut de pH au moment de l'équivalence

[Tim0023]

Merci pour toutes vos réponses!
Si je comprend bien on ne pet connaître l'évolution de la concentration en H3O+ seulement au début de la réaction et au niveau du point d'équivalence (ou sinon on peut utiliser un pHmétre pour connaître sa concentration en pH=-log(H3O+)...

Donc si on prend la réaction du polyacide:
H3PO4 + H2O = H2PO4- + H3O+ pK1 = 2,23
H2PO4- + H2O = HPO42- + H3O+ pK2 = 7,20
HPO42- + H2O = PO43- + H3O+ pK3 = 12,32

Le pH que j'ai calculé en cours en utilisant que la première réaction (étant donné que la contribution en H3O+ des équations 2 et 3 son négligeable) en trouvant pH = 1.64 correspond au pH au début de la réaction avant l'ajout de de NaOH. Est-ce juste?

En tout cas je vous remercie tous pour votre aide...
Cordialement,
Tim0023

[HarleyApril]

Bonjour

Peut-être qu'un petit graphique sur l'évolution des espèces dans le cas d'un dosage d'un acide faible pourra aider ...

Dosage d'un acide A1H de pKa 4 qui donne sa base conjuguée A1-
A gauche l'échelle de pH, à droite l'échelle des quantités des différentes espèces, en abscisse le volume de base versé.

Cordialement

(c'est du excel !)

[Tim0023]

Merci beaucoup pour ton graphique!
Mais y a t-il un moyen de zoomer sur l'évolution de la concentration en H3O+?
Car celle ci est tellement petite qu'on la voit pas...

Cordialement,
Tim0023

[jeanne08]

inutile de vouloir zoomer sur la concentration de H3O+au cours du titrage ... celle ci varie de 10^-2 mol/L au début à 10^-4 mol/L pour v =5 mL à environ 10^-8 mol/L pour v = 10 mL ... aucune échelle , autre que logarithmique, ne permettra la représentation ...
le pH est - log(H3O+) : tu vois l'utilité de l'échelle logarithmique !

[Duke Alchemist]

Bonsoir.

@ HarleyApril :
A propos de ton doc excel (que je trouve très bien), la courbe concernant [A1-] ne devrait-elle pas démarrer "un peu plus haut" genre à un peu plus de 0,1.
Ensuite, la diminution de cette même espèce après l'équivalence est due à quoi ? La dilution ?

Cordialement,
Duke.

PS : J'ai réussi à faire un programme sur calculatrice qui me permet de tracer les courbes de dosages des (poly)acides et des (poly)bases mais pas avec excel...
La résolution d'équation du troisième degré est un peu délicate avec excel

[jeanne08]

pour Duke Alchemist :
Je crois qu'il existe un logiciel libre de simulation de titrage : dozzaqueux (orthographe non garantie) qui permet d'avoir ce genre de courbes.
Il existe aussi Simulwin , assez performant, mais payant

[Tim0023]

Merci beaucoup pour toutes vos réponses que vous m'avez apportées!

Cordialement,
Tim0023

[HarleyApril]

Bonsoir.

@ HarleyApril :
A propos de ton doc excel (que je trouve très bien), la courbe concernant [A1-] ne devrait-elle pas démarrer "un peu plus haut" genre à un peu plus de 0,1.

Si la quantité de A1H est 0.4 et le pH est de zéro, avec un pK4 de 4, tu as 10^-4=10^0*A1-/0.4 d'où A1-=4*10^-5

Ensuite, la diminution de cette même espèce après l'équivalence est due à quoi ? La dilution ?

tout à fait

PS : J'ai réussi à faire un programme sur calculatrice qui me permet de tracer les courbes de dosages des (poly)acides et des (poly)bases mais pas avec excel...
La résolution d'équation du troisième degré est un peu délicate avec excel

Pour excel, il faut calculer dans l'autre sens : tu fixes le pH et tu calcules le reste.

Cordialement

[Duke Alchemist]

Bonsoir.

Si la quantité de A1H est 0.4 et le pH est de zéro, avec un pK4 de 4, tu as 10^-4=10^0*A1-/0.4 d'où A1-=4*10^-5

Mais pourquoi le pH serait-il de 0 initialement ?
Dans le bécher, au début, il y a bien AH partiellement dissocié suivant l'équation AH + H₂O = A^- + H₃O⁺ et on a donc [A^-]=[H₃O⁺], non ?
J'ai raté quelque chose ?...

Cordialement,
Duke.

[jeanne08]

Duke Alchemist : je pense que tu as raison et que la courbe représentant A- part d'un peu plus haut ( peut être 0.01 ) que 0 ... mais vu l'échelle des concentrations ( sur le diagramme donné par Harley) présentées à droite ... cela se situe très près de zero !

[HarleyApril]

Si on fixe le pH à zéro (ce qui est ici idiot) on obtient ces résultats ... excel n'est pas chimiste et ne refuse pas les calculs dénués de sens chimique !