Solution tampon et diacide

[motmot25]

Bonjour à tous,

Je butte sur un petit problème depuis un moment et je n'ai toujours pas trouvé de réponse. Je dispose d'une solution dite "tampon" d'acide phosphoreux.
Elle est constitué de H3PO3 et Na2HPO3. Cet acide phosphoreux est un diacide. Peux-t'on parlé de solution tampon si on mélange un acide (H3PO3) avec sa deuxième base conjuguée (HPO3(2-)) dans les mêmes concentrations??

Une solution tampon, c'est un acide et sa base conjuguée en même concentration. Dans la cas, d'un diacide, l'acide avec sa deuxième base conjuguée, est-elle aussi une solution tampon?

Merci d'avance pour vos réponses,
Ciao

motmot
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[moco]

Bonsoir,
Non. On ne fait une solution tampon avec H₂SO₄ et SO₄^2-. On ne fait pas non plus de solution tampon avec H₃PO₃ et HPO₃^2-.
Si on fait un tel mélange, on fabrique le seul ion HSO₄^- ou H₂PO₃^-. Et cela ne fait pas une solution tampon.

[motmot25]

Salut,

Merci Moco! Donc une solution tampon est Exclusivement constituée d'une acide et sa base conjuguée même dans le cas d'un diacide, c'est juste?
Si je mélange H3PO3 et HPO3(2-) dans les mêmes concentrations, je vais avoir en solution H2PO3- mais aussi H3PO3 et HPO3(2-). Non?

Et pour ton exemple du sulfurique, si je mélange H2SO4 et HSO4-, ça peut faire une solution tampon, non?

Merci d'avance,
Ciao

motmot25

[Sethy]

C'est le genre de chose qu'il faut calculer soi-même une fois pour toute pour s'en convaincre.

Il suffit de prendre H3PO4 et de trouver le pH du tampon H2PO4- / HPO4-- à concentration équimolaire (par exemple 0,1 mol/l de chaque).

Ensuite, comme on a fixé le pH et la concentration en H2PO4- ou HPO4--, il suffit de calculer les concentrations résiduelles en H3PO4 et en PO4---.

Et la on se rend très bien compte que la règle empirique qui veut que dans ce genre d'équilibre on ait au plus deux ions "successifs" en quantité pondérable est tout à fait logique.

[A voir en vidéo sur Futura]

[motmot25]

Hello,

Merci pour la réponse. Pas certain d'avoir tout bien compris ta réponse Sethy. Tu me conseilles de calculer les espèces présentes en solution lors de mon méalnge H3PO3 et HPO3(2-), c'est bien ça?

D'ailleurs y-a-t'il un effet dans l'ordre d'ajout? Si je mets H3PO3 dans l'eau puis ensuite HPO3(2-) ou l'inverse HPO3(2-) puis ensuite H3PO3. Pensez qu'il y aura les mêmes ions au final dans ma solution ou pas???

Merci d'avance,
Ciao

motmot25

[Sethy]

Heu non, il faut faire le calcul que j'ai suggéré.

Pour la 2ème question, il n'y a en principe pas d'hystereses. Si on met les mêmes produits ensemble, on aura le même pH à la fin.

[motmot25]

Hello,

Merci pour la réponse Sethy! Le calcul que tu me suggère est sur l'acide phosphorique (triacide) alors que je dois traité l'acide phosphoreux (diacide). C'est assez différent quand même. Je pensais pouvoir réaliser ton calcul sur l'acide phosphoreux, non?

Pour ma deuxième question. Si je mets ma poudre H3PO3 dans l'eau en premier, elle va se dissoudre et il va se créer un équilibre en solution H3PO3 et H2PO3-. Après si je rajoute ma poudre Na2HPO3 dans cette solution, on va recréé un autre équilibre. Si je fais mélange dans l'ordre inverse, mes équilibres risquent d'être modifiés, non?
Bizarrement si je calcule le pH final de mon mélange sans tenir compte de l'ordre d'entré des réactifs, je considère uniquement l'ajout des poudres, le pH calculé est très proche du pH mesuré par un pHmètre. Par contre si je considère déjà la dissolution de H3PO3 puis après l'ajout de Na2HPO3, ça ne va plus du tout. Une idée du pourquoi??

Merci,
@+

motmot25

[Sethy]

Hello,

Merci pour la réponse Sethy! Le calcul que tu me suggère est sur l'acide phosphorique (triacide) alors que je dois traité l'acide phosphoreux (diacide). C'est assez différent quand même. Je pensais pouvoir réaliser ton calcul sur l'acide phosphoreux, non?

L'avantage de prendre un triacide, c'est qu'il y a possibilité d'avoir 4 formes différentes. Au départ de cela, on peut faire un mélange des formes 2 et 3 et ensuite calculer les concentrations à l'équilibre en 1 et 4.

C'est la qu'on voit apparaitre, dans les chiffres, que quoi qu'on fasse à l'équilibre il ne peut y avoir (au maximum) que deux espèces "consécutives" en quantité pondérables. Toutes les autres ne le sont qu'à l'état de traces.

Pour ma deuxième question. Si je mets ma poudre H3PO3 dans l'eau en premier, elle va se dissoudre et il va se créer un équilibre en solution H3PO3 et H2PO3-. Après si je rajoute ma poudre Na2HPO3 dans cette solution, on va recréé un autre équilibre. Si je fais mélange dans l'ordre inverse, mes équilibres risquent d'être modifiés, non?
Bizarrement si je calcule le pH final de mon mélange sans tenir compte de l'ordre d'entré des réactifs, je considère uniquement l'ajout des poudres, le pH calculé est très proche du pH mesuré par un pHmètre. Par contre si je considère déjà la dissolution de H3PO3 puis après l'ajout de Na2HPO3, ça ne va plus du tout. Une idée du pourquoi??

Bah, tu as du te tromper dans les calculs pour le second cas

[motmot25]

Hello,

Merci pour ta réponse Sethy et désolé du délai de la mienne! Oui je suis d'accord avec toi pour l'acide phosphorique. J'ai essayé de faire la même chose avec mon acide phosphoreux mais ce n'est pas si simple.

Pour ma seconde question. J'ai essayé de faire le calcul de pH suivant l'ordre d'ajout des réactifs dans l'eau:
1- J'ajoute H3PO3 en solution : J'ai donc un équilibre entre H3PO3 et H2PO3- dans ma solution
2- J'ajoute ensuite Na2HPO3 dans cette solution et je crée donc encore un nouvel équilibre avec les 3 formes dans ma solution : H3PO3, H2PO3- et HPO3(2-). Le pH final est environ 4.

Maintenant si je considère que j'ajoute H3PO3 et Na2HPO3 en poudre directement en solution. J'obtiens dans ma solution en grande majorité du H3PO3-. Le pH est environ 2.4

si je mesure ma solution final avec un pHmètre je suis très proche de 2.4. C'est étrange non! Je ne comprends pas pourquoi il ne faut pas prendre en compte l'ordre d'ajout des réactions. Cela doit impacter les équilibres qui se créent en solution.

Pour mes calculs de pH, j'utilise le programme Excel Curtipot (dispo gratuitement sur internet).

Enfin bon, tout ceci reste encore un mystère pour moi...

Ciao

motmot25

[jeanne08]

Quand tu mélanges H3PO3 et Na2HPO3 dans de l'eau l' ordre des ajouts dans l'eau n' a pas d'importance : du moment que tu mets une quantité a de H3PO3 + une quantité b de Na2HPO4 dans une quantité d'eau donnée tu auras toujours le même état final ( donc le même pH) que tu mettes une partie de a puis une partie de b puis que tu complètes avec le reste de b puis le reste de a dans la quantité d'eau voulue ... tu auras toujours la même chose à la fin !
Dans ce cas les équilibres sont supposés instantanés ( ce qui est le cas des échanges acide-base de H+) dans l'eau et les constantes d'équilibre sont toujours vérifiées à la fin : les équations de la solution sont les constantes d'équilibre et les relations de conservation qui tiennent compte de tout ce que l'on met , dans n'importe quel ordre !
Dans ton exemple : tu mets d'abord H3PO3 : tu as effectivement des H3PO3 et des H2PO3- . Tu ajoutes alors des Na2HPO3 ( donc des HPO3 2-),cela perturbe le premier équilibre*, et tu dois avoir bien du mal à calculer alors correctement le pH ... ( il faut impérativement tenir compte de la perturbation du premier équilibre !). Si tu mets directement H3PO3 et Na2HPO3 ... le calcul de l'état final est beaucoup plus rapide ... et on a le même état final !
*l'équilibre lorsqu'on met H3PO3 seul est H3PO3 +H2O = H2PO3- + H3O+. Lorsqu'on ajoute après coup des HPO32-on a la réaction
H3PO3 + HPO42- >2 H2PO3 - qui perturbe le premier équilibre ... pas simple de savoir exactement comment !

Pour terminer je voudrais te donner un exemple pour comprendre que l'état final est indépendant, dans ces genres de réactions, de l'ordre des ajouts : on a un becher avec une solution A . On va verser une solution B contenue dans une burette ( on agite bien ) et noter le pH dans le becher: On ajoute 10mL de B n note le pH = pHi puis on ajoute a nouveau 10 mL de B : on a le pH = pHf . On reprend l'expérience mais en ajoutant directement 20 mL de B ... le pH est pHf

[motmot25]

Hello,

Merci Jeanne, et encore merci à tous! Donc en résumé l'ordre d'ajout des poudres n'a pas d'importance. Pourtant si j'ajoute toute ma poudre H3PO3 dans l'eau, j'attends que tout se dissolve et ensuite j'ajoute toute la poudre Na2HPO3, je n'aurai pas forcément la même composition finale si je fais l'inverse (Na2HPO3 dans l'eau, attente dissolution puis ajout H3PO3). C'est un peu différent de ce que tu me suggères avec des ajouts partiels de mes poudres en solution, non??

Enfin bref, pour m'en rendre compte je vais faire l'essai pratique et mesurer le pH final pour voir.
Ce n'est pas super clair pour moi ces mélanges d'acides en poudre dans l'eau mais je vous fais confiance. Par contre l'ordre d'ajout de réactifs en solution peut avoir son importante si on n'est pas en présence d'une réaction acido-basique (complexation, redox...) et dans ce cas l'ordre d'ajout est important, c'est juste?

Merci beacoup
@+

motmot25

[Sethy]

Hello,

Merci Jeanne, et encore merci à tous! Donc en résumé l'ordre d'ajout des poudres n'a pas d'importance. Pourtant si j'ajoute toute ma poudre H3PO3 dans l'eau, j'attends que tout se dissolve et ensuite j'ajoute toute la poudre Na2HPO3, je n'aurai pas forcément la même composition finale si je fais l'inverse (Na2HPO3 dans l'eau, attente dissolution puis ajout H3PO3). C'est un peu différent de ce que tu me suggères avec des ajouts partiels de mes poudres en solution, non??

On a déjà répondu 3x à cette question et invariablement, la réponse est toujours que non, pour ce genre d'équilibre, l'ordre des réactifs ne change rien. Tu peux encore la poser 10x, on te répondra toujours pareil.

Enfin bref, pour m'en rendre compte je vais faire l'essai pratique et mesurer le pH final pour voir.
Ce n'est pas super clair pour moi ces mélanges d'acides en poudre dans l'eau mais je vous fais confiance. Par contre l'ordre d'ajout de réactifs en solution peut avoir son importante si on n'est pas en présence d'une réaction acido-basique (complexation, redox...) et dans ce cas l'ordre d'ajout est important, c'est juste?

Merci beacoup
@+

motmot25

Oui, pour les rédox l'ordre peut avoir de l'importance mais si on a plusieurs réactions concurrentes. S'il n'y a que deux couples, et si on évite des situations particulières comme des passivations, des précipitations, etc, alors l'ordre d'ajout n'a pas d'importance.

Pour la complexation, à nouveau dans les cas simples, il n'y a pas de différence. Qu'on mette le Cu++ d'abord, l'ammoniac après où l'inverse, on obtiendra toujours le même complexe. Par contre, ici il peut y avoir une différence si on met en jeu plusieurs ligands. Et dans ce cas, l'eau pourrait être l'un de ceux-ci. Mais à nouveau, il y a en quelque sorte 2 réactions concurrentes. Métal / ligand et Métal / Eau.

[motmot25]

Hello,

Encore merci pour toutes vos réponses! Je suis un peu dur de la feuille, désolé . Ok, c'est clair cette fois, pas d'influence dans l'ordre d'ajout des réactifs dans mon cas!!! Vous avez réussi à me convaincre !!

Ciao,
A bientôt pour de nouvelles questions...

motmot25