Dosage acide-base

[KatyaL]

Bonjour,

pouvez-vous me donner une piste pour résoudre ce problème?

''L’acide phosphorique (H3PO4) possède 3 pKa distincts (pKa1=2.14, pKa2=7.20 et pKa3=12.37) dont seulement deux sont accessible (1 et 2). Si l’on voulait vérifier les pKa expérimentaux du H3PO4 0.1M par une titration acide-base, 2 points de virage seraient obtenus. Si le premier point de virage s’est produit avec un volume de 12 ml de NaOH, à quel volume se produirait le second point de virage?''

Si je connaissais la concentration de NaOH, je pourrais trouver la réponse, mais là j'ai trop d'inconnus.

Et aussi je n'ai pas compris pourquoi seulement 2 premiers pka sont accessibles.
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[Kemiste]

Bonjour.

Tu peux commencer par écrire les différentes équations qui peuvent se produire pour voir le lien entre les quantités de matière.

[gts2]

Sinon pour le troisième pKa, que dire du pH à demi-équivalence (en faisant comme si...), du pH de la soude seule, ou encore la constante d'équilibre de la troisième réaction de dosage.

[KatyaL]

1er point de virage: H3PO4 + OH- -> H2PO4 - + H2O
2ème point de virage: H2PO4- + OH- -> HPO4 2- + H2O

pour le 1er point de virage j'ai donc: 1mol d'acide pour 1 mol de NaOH
C acide * V acide=C soude * V soude au pt.d'équivalence
0,1M*V acide=C soude *0,12L
J'ai 2 inconnus, je ne peux pas résoudre cette équation.

[A voir en vidéo sur Futura]

[KatyaL]

Pour le troisième pka lorsque pH=pka=12,37 on est au point de demi-équivalence, c'est la zone de tampon. Pour atteindre le point de virage on doit augmenter le pH de 2 unités, donc pH doit être = 14,37. Mais le pH de NaOH=13,10 et on ne peut pas avoir un pH plus grand que celui de la base qu'on utilise. C'est correct?

[gts2]

Pour atteindre le point de virage on doit augmenter le pH de 2 unités.

Je ne connais pas cette règle, d'où cela vient-il ?

Par contre on a bien pH(1/2)=12,37 (très théorique) alors que l'asymptote finale est à 13,10 ; il y a peu de chances que l'on voit un saut de pH

[gts2]

J'ai 2 inconnues, je ne peux pas résoudre cette équation.

Mais on ne vous demande pas de résoudre cette équation, mais de déterminer le deuxième point de virage.
Donc vous recommencez votre raisonnement pour ce deuxième point.

[KatyaL]

Si je recommence mon raisonnement pour le 2ème point, alors j'ai déjà 3 inconnus: 0,1M * V acide=C soude * V soude au 2pt.d'équivalence
J'essayais de recombiner les 2 équations pour les 2 points, mais ça ne marche pas. Je crois que pour trouver la réponse je dois utiliser le pka, mais je ne sais pas de quelle manière. Je regarde les équations théoriques avec le pka, mais aucune ne correspond à ma situation.

[gts2]

Vsoude de votre deuxième expression est l'ajout entre premier et deuxième point, c'est lui que vous cherchez, et rien d'autre.
Vous faites le rapport avec le première expression et cela donne quoi ?

[KatyaL]

1pt. de virage: 0,1M*V acide=C soude *0,012L
C soude=0,1Vacide / 0,012L

2pt. de virage:
V soude au 2pt.d'équivalence=x+0,012

0,1M * V acide=C soude * (x+0,012)
0,1M * V acide=(0,1Vacide / 0,012L) *(x+0,012)
1=1 / 0,012 * (x+0,012)
0,012=x+0,012
x=0
mais c'est illogique

[gts2]

Vous avez trouvé !
Mais vous ne le voyez pas par confusion entre les différents Vsoude.

"2pt. de virage: V soude au 2pt.d'équivalence=x+0,012", donc x est l'ajout entre le 1er et le 2eme, ce qui sert au deuxième dosage
Remarque : il est plus simple de raisonner littéralement, et si vous tenez à faire du numérique, utilisez les mL

"0,1M * V acide=C soude * (x+0,012)", 0,1M * Vacide signifie bien que vous ne vous intéressez qu'au 2eme dosage, donc au x uniquement.

Ceci étant, vous vous compliquez quand même la vie : d'après vos équations quelle est la quantité de matière de soude nécessaire au premier dosage, puis au deuxième ?
Puis passage au volume.

[KatyaL]

oui, tout ce que vous avez écrit, je le sais. De deux côtés de ''='' j'ai le nombre de moles de soude(et d'acide puisque on a 1:1) nécessaire au 2 dosage, mais de 2 côtés de ''='' j'ai aussi des inconnus qui rendent la déduction de moles des soude impossible.

[gts2]

Mais ces inconnues n'ont pas d'intérêt, on vous demande uniquement un volume connaissant un autre volume, donc juste un rapport dans lequel toutes les inconnues vont disparaitre.

D'après vos équations ce volume apparait dans Csoude x Vsoude qui est, comme vous le dites, la quantité de matière de soude nécessaire au dosage.

Quel rapport y-a-t-il entre les quantités de matière nécessaires au premier dosage et au deuxième ?

[Kemiste]

oui, tout ce que vous avez écrit, je le sais. De deux côtés de ''='' j'ai le nombre de moles de soude(et d'acide puisque on a 1:1) nécessaire au 2 dosage, mais de 2 côtés de ''='' j'ai aussi des inconnus qui rendent la déduction de moles des soude impossible.

Tu te compliques la vie... si tu as 1 mol de H₃PO₄, combien se forme-t-il de mol de H₂PO₄^- ? S'il faut 12 mL de NaOH pour doser ces 1 mol de H₃PO₄, quel volume de NaOH faudra-t-il pour doser le nombre de mol de H₂PO₄^- formé ?

[KatyaL]

merci, donc si j'ai bien compris, comme la stœchiométrie pour les deux réactions est la même (1mol:1mol), pour le second point de virage il faut ajouter le même volume qui a déjà était ajouté. Ça donne au total 24mL.

[gts2]

C'est bien cela.