Tampon 10

[Claire0]

Bonjour à tous, j’envoie ce message car j’ai un doute sur une question théorique de mon prochain TP.

Enoncé:
On dissout 23 g de chlorure d’ammonium NH4Cl dans 150 mL de solution ammoniacale concentrée NH3 (32%, d=0,88). On dilue à 1000 mL avec de l’eau distillée.

Montrer qu’on obtient un tampon pH 10. On donne pKa(NH4+/NH3) = 9,24

Dans un premier temps il faut calculer les concentrations.
Faut-il faire:
[NH4+]= n/V = m/M.V avec V=150.10^-3 L
[NH3]= (32%.0,88.1000) / M

Ensuite j’hésite entre deux possibilités.
En cours nous avons vu lors des dosages acido-basiques que pOH = 1/2 (pKb - log C) (mais quelle C prend ici? Prendre pareil que pour la prochaine formule?)
Ou bien en partant de la formule de Kb = ([HO-][NH4+])/[NH3] et donc par la suite on trouvera pOH = pKb - log ([NH3]/[NH4+])

En vous remerciant d’avance pour votre aide!
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[gts2]

En cours nous avons vu lors des dosages acido-basiques que pOH = 1/2 (pKb - log C)

Cela correspond à quelle solution ? Est-ce le cas ici ?

Ou bien en partant de la formule de Kb = ([HO-][NH4+])/[NH3] et donc par la suite on trouvera pOH = pKb - log ([NH3]/[NH4+])

Là c'est beaucoup plus général (juste la condition d'équilibre), donc plus de chance que cela soit utile.
Pourquoi prendre une expression avec (HO-) et Kb alors qu'on vous donne pH et pKa ?

[Claire0]

Pour la première formule, je ne savais pas si c’était le cas ici et j’ai voulu mettre toutes les formules que je connais et qui pourraient nous être utiles.
Pour la seconde formule j’ai pris pkb comme c’est une base faible (pKa supérieur à 7)

[gts2]

Pour la première formule, je ne savais pas si c’était le cas ici et j’ai voulu mettre toutes les formules que je connais et qui pourraient nous être utiles.

Une "formule" n'est utile que si l'on connait ses conditions d'application, qui sont dans le cas présent ?
Résoudre un exercice ne revient pas à trouver la "bonne" "formule".

Pour la seconde formule j’ai pris pkb comme c’est une base faible (pKa supérieur à 7)

Donc vous allez calculer le pKb et le pOH pour appliquer votre "formule" ?
NH₃ est une base faible mais NH₄+ est un acide faible, pourquoi privilégier NH3 ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Claire0]

Je ne sais pas comme il y a un mélange lequel choisit entre les deux

[gts2]

Il ne s'agit pas de choisir, les deux sont équivalentes, simplement le pH étant donné il vaut mieux utiliser (H+) et le pKa étant donné, il vaut mieux utiliser celui-ci. Il s'agit donc juste d'éviter des calculs inutiles.

[Claire0]

Donc j’utilise seulement la formule du Ka en fonction des différentes concentrations calculées pour retrouver le pH ( on aura donc pH=pKa-log ([NH4+]/[NH3]) ) qui doit être proche de 10.
En effectuant les calculs, j’obtiens un pH de 11,53: est-ce trop éloigné du pH souhaité ou on peut considérer le résultat comme ok?

[gts2]

Il faut justifier pourquoi vous utilisez les concentrations introduites alors que Ka=Q concerne les concentrations à l'équilibre.
Pouvez-vous donner votre calcul numérique (parce que le pH calculé vaut bien 10) ?

[Claire0]

[NH4+]=(23/18,04)/150.10^-3 = 8,5M
[NH3] = (32%.0,88.1000)/17,031 = 1,65.10^3 M
Pour la dernière formule, je l’ai utilisée lors d’un précédent TP qui permet de trouver la concentration en M à partir du % et d

[gts2]

[NH₄+] est une concentration : (m/M)/V
Remarque les 23 g c'est 23g de NH₄Cl.

[NH₃] est une quantité de matière (m/mtot)=32% ; mtot=(V*rho)=150*0,88 (le volume est de 150 mL pas 1L) ; (m/mtot)*mtot=m et enfin m/M=quantité de matière.

Le plus simple est de garder les quantités de matière.

[gts2]

A moins que 1000 ne soit pas 1000 mL mais 1000 g/kg ; c'est le problème des calculs totalement numériques, ils sont impossible à vérifier ...

Dans ce cas OK, mais le calcul donne 16,5 mol/L ; je ne vois pas d'où sort votre puissance de 10.

[Claire0]

Oups l’erreur vient du fait que j’ai juste fait fois 32 et non 32/100! J’obtiens comme vous maintenant.
Pour le 1000 oui cela vient de là.

On reprenant les calculs avec le pKa j’obtiens un pH de 9,53 (ce qui me paraît plus logique car on nous propose de rajouter un peu de base si nécessaire pour obtenir environ 10 dans la manipulation)

[Claire0]

Par contre j’ai gardé 23g en masse est-ce possible?

[gts2]

18 g/mol est la masse molaire de NH4+ pas de NH4Cl. Alors que 23 g est la masse de NH4Cl.
Et là vous arriverez bien à pH=10.

[Claire0]

Super merci beaucoup: une fois qu’on met la masse molaire de NH4Cl on obtient bien 10!