Utilisation formule pH ampholite

[youknow45]

Bonjour,

Quel est le pH d'une solution aqueuse de concentration 0,0200 mol/L de fluorure d'ammonium ?

Ka(NH4+/NH3) = 5,56*10^-10
Ka(HF/F-)=6,3*10^-4

J'ai cru comprendre qu'il fallait simplement utiliser la formule pH=1/2 (pKa1+pKa2)

Mais le problème n'est pas pour moi de calculer mais plus de comprendre les conditions d'utilisation de cette formule, j'ai lu dans les livres qu'on l'utilise lorsque on a affaire à une espèce amphotère, ce qui n'est pas le cas ici, mais j'ai aussi lu que cette formule ne se démontre pas... Quelles sont les modalités qui conduisent ici à l'obtention de cette formule ?

Merci d'avance
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[gts2]

Bonjour,

mais j'ai aussi lu que cette formule ne se démontre pas...

!?!

Vous avez un acide NH₄⁺ et une base F^-, ils réagissent donc l'un sur l'autre :

NH₄⁺ + F^- = NH₃ + HF on a donc (NH₄⁺)=(F^-) et (NH₃ )=(HF)

On écrit les deux constantes d'équilibre, on fait le produit ce qui élimine toutes les concentrations sauf (H+) ....

[youknow45]

Merci de la réponse,

Mais comment écrire deux constantes d'équilibre avec une seule réaction ? il faut donc étudier la réaction de chaque composé avec l'eau

et dans ce cas là on a K1 = [NH3]*[H3O+]/[NH4+]

et K2=[HO-]*[HF]/[F-]

est-ce que jusque ici c'est bon ?

Merci d'avance

[gts2]

Avec mes excuses, j'ai été imprécis : je voulais dire les constantes des deux réactions des couples acide/base, les K1 et K2.

Mais avec priori, vous avez su interprété.

[A voir en vidéo sur Futura]

[youknow45]

Pas de soucis !

J'avais justement fait ça, mais j'ai alors eu le développement suivant :

K1*K2 = ([NH3]*[H3O+]/[NH4+])*([HO-]*[HF]/[F-])

or NH3=HF mais le diagramme gamma nous dit que la réaction NH4+ + F- -> NH3+HF est très peu favorable et a tendance à se produire dans le sens inverse, donc on note x=[NH3]=[F-] (=0 ??)

et [NH4+]=[F-]= 0,0200-x à l'état final

K1*K2=[H3O+]*[OH]*x^2 / (0,0200-x)^2

Et là je me perds...

Je pense qu'il faut plutôt d'abord partir de chaque constante et calculer x finalement

[gts2]

J'avais mal lu votre réponse : il faut écrire les réactions dans le sens ou le Ka est donné, donc HA = H⁺ + A^-

Il n'y a pas de calcul ou si peu :

[youknow45]

C'est tout de suite beaucoup plus simple... Mais j'ai du mal à conceptualiser l'idée dans ma tête : puisque j'ai du fluorure d'ammonium en solution, qui donc est au contact de l'eau du NH4+ + F-, pourquoi écrire la constante comme étant le fruit de la réaction HF+H2O-> F-+H3O+ et non comme F-+H2O -> HF+OH-, puisque ça devrait être la réaction se produisant ??

Je pense que la racine de mes problèmes vient d'ici !

[gts2]

Non : on écrit la réaction NH₄⁺ + F^- = ... donc on tire l'égalité des concentrations "croisées" et c'est tout, on n'écrit pas la constante de cet équilibre.
On cherche simplement une combinaison des Ka=Q permettant d'exploiter au mieux ces égalités.
La constante de l'équilibre NH₄⁺ + F^- = ... est en effet K2/K1.

[youknow45]

On tire "l'égalité des concentrations croisées" ??

Pourquoi ne pas écrire la constante de cet équilibre ? Les constantes nous servent avant tout à calculer le pH...

[gts2]

"l'égalité des concentrations croisées" c'était pour faire court : loupé. Cela veut dire que la concentration de l'acide 1 est égale à celle de la base 2 et réciproquement.

On peut écrire la constante de cet équilibre, mais cela ne donnera pas le pH, puisque H⁺ n'apparait pas dans l'équation.

[youknow45]

Oh désolé ^^

Mais la dernière chose que je n'ai pas compris, c'est pourquoi on utilise Ka= [F-]*[H3O+]/[HF]

Je suis désolé je dois sûrement vous donner l'envie de vous arracher les cheveux, mais je n'arrive vraiment pas à comprendre comment on prend en compte cette constante puisqu'elle n'intervient pas dans notre réaction, enfin je veux dire qu'elle ne se produit pas...

[gts2]

Toutes les réactions ont lieu NH3 = NH4+ + HO- ; HF= H+ + F- ; H2O = H+ + HO- ... et toutes ces réactions sont à l'équilibre, on peut donc écrire pour chacune K=Q.

La réaction écrite correspond à la réaction prépondérante NH4+ + F- = HF + NH3 (celle de plus grand avancement) et on suppose donc négligeable l'avancement des autres, ce qui ne signifie pas que les autres ne soient pas à l'équilibre. Cette équation permet de calculer des relations entre concentration, relations que l'on injecte dans les autres équilibres de manière à avoir qqch de simple et il se trouve que le plus simple est K1 x K2.

Une méthode plus chimique, mais plus lourde, qui correspond peut-être plus à ce que vous cherche : materiel-physique.ens-lyon, voit p. 438-439

Pour ce qui est de votre question initiale "les conditions d'utilisation de cette formule", vous l'avez ci-dessus (celle sur les avancements)

[youknow45]

Aaaaaah donc dans les réactions lorsque l'on fait les gammas et qu'on entoure les composés en solution, en réalité toutes les réactions entre les composés en solution se font et sont à l'équilibre, seulement on détermine laquelle d'entre elles est prépondérante, puis ensuite on s'attarde sur le fait de savoir si elle est favorable ou non... C'est bien ça ?

Et donc on cherche parmi les réactions qui ont lieu lesquelles on peut utiliser dans cette réaction prépondérante pour déterminer la concentration et donc le pH...

[gts2]

C'est bien compris.

[youknow45]

Merci à vous, ça fait 2 fois que vous prenez de votre temps pour me sauver la vie, je pense que vous dois beaucoup...

En espérant que ce topic pourra aider d'autres !

Bonne soirée