Titrage de l'acide phosphorique, pH d'un polyacide

[ChimieYo]

Bonjour,

pour un exercice on me demande d'établir le pH lorsqu'on ajoute respectivement 0,5,10,15,20,25,30,35 mL d'une solution 1M de NaOH à une solution de 100mL de H3PO4 0.1M.

À 0 mL ajoutés, on a juste 0.1M d'acide phosphorique donc purement un acide "moyennement fort" :

À 5 mL ajoutés, on a une solution tampon avec une concentration en et en de 5/105 M. Ainsi, pH = pKa1 = 2.1

Mon problème est à l'ajout de 10mL. Mon raisonnement est le suivant : Lorsque l'on ajoute 10mL de NaOH 1M, on a alors ajouté 10mmol, et on avait à la base 100mL d'une solution a 0.1M donc 10mmol. Ainsi, tout a été consommé. Parallèlement, il s'est créé 10mmol de dans cette solution de maintenant 110mL donc de concentration 10/110M. Pour moi, le pH se calcule avec la formule adéquate pour un acide faible pur (même si on m'a appris qu'il restait toujours une proportion infime de toutes les formes du polyacide quelle que soit la proportion de OH- ajoutée). Cependant, cela ne me donne pas la bonne réponse de 4.65 sur le correctif. Avec un peu de bidouillage j'ai trouvé que cette réponse est la moyenne arithmétique des deux réactions acido-basique dont on est à la charnière, ce qui correspond au pH d'un couple .

J'imagine donc que nous sommes en réalité dans une configuration où il reste à l'équilibre une partie infime de réactifs...? Je me dis que cette réaction a un pH effectivement indépendant des concentrations puisque le pH apporté par 2x moles d'ion dihydrogénophosphate correspondent au pH apporté par x moles d'ion phosphate et x moles d'ion hydrogénophosphate.

Mais tout te même, pourquoi la réponse en considérant un acide faible pur est si différente (le calcul donne un pH de 4.12) ?

Merci d'avance.
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[jeanne08]

H2PO4- est un ampholyte : c'est à la fois une base ( acide conjugué H3PO4) et un acide ( base conjuguée HPO4 2-) donc la formule à appliquer est celle donnant le pH d'un ampholyte.

[gts2]

Je pense que vous avez une manière d'aborder les équilibres acide-base trop basée sur les "formules" (voir votre message sur le dosage acide acétique / soude), il vous en manquera toujours une : dans le cas présent, la "formule de l'ampholyte".

A mon (humble) avis, il n'y a qu'une formule : à l'équilibre , tout le reste se résume à écrire les équations, faire les bilans de matière et des hypothèses raisonnables pour alléger les calculs.

[jeanne08]

Je suis bien entendu du même avis que gts2 quant à l'usage des formules ...

[A voir en vidéo sur Futura]

[ChimieYo]

Je suis conscient que les formules ne découlent que du Ka et diffèrent selon des approximations (je me suis amusé à tout démontrer et je comprend bien mieux ce qu'il en découle). En fait, j'avais oublié le caractère ampholyte qui implique nécessairement la production d'un acide conjugué et d'une base conjugué. Cela vient du fait que j'ai assimilé la concentration analytique à la solution réelle.

Merci beaucoup.

[gts2]

(je me suis amusé à tout démontrer et je comprend bien mieux ce qu'il en découle).

Bonne idée, et bonne continuation dans les arcanes de la chimie des solutions.