[Chimie] [Licence] Réaction prépondérente

[invite8241b23e]

Si je lis l'échelle d'acidité comme on m'a appris à la lire, on ne devrait pas plutôt dire que HCl est plus fort que H3O+ ?
Et que NH2- est une base plus forte que HO- ?

Effectivement, c'est en accord avec ce que je t'ai dit, non ?

Quand je fais l'échelle d'acidité, H3O+ est tout à gauche dans la classification des acides.
HO- est tout à droite dans la classification des bases.
Les acides les plus forts sont à gauche, les bases les plus fortes sont à droite.

C'est exact, de la même façon que les pKa des acides les plus forts sont à gauches et sont les plus faibles, et inversement pour les bases...

Si le pKa de HCl/Cl- est inférieur à 0, j'aurai bien HCl à gauche de H3O+ !

Là, on est d'accord

Donc HCl sera un acide plus fort que H3O+ (qu'il soit plus fort que H2O est "banal", non ? puisque H2O est tout à droite), et c'est pour cela qu'il n'existera pas en solution aqueuse... Et idem pour les bases !

Confusion ou mésentente.

Tout d'abord, H2O se trouve pour pKa = 0 ET pKa = 14 :

H3O+/H2O et H2O/OH-

Et je dis plus fort que l'eau, puisqu'il s'agit d'une réaction avec l'eau :

HCl + H2O --> H3O+ + Cl-
NH2- + H2O --> OH- + NH3

Si je ne suis pas clair ou si je n'ai pas répondu à ta question, profite-en !
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[invite97a92052]

Confusion ou mésentente.

Tout d'abord, H2O se trouve pour pKa = 0 ET pKa = 14 :

H3O+/H2O et H2O/OH-

Oui, mais pour pKa = 0, je considère H2O comme une base, pas comme un acide !
Il y avait un malentendu mais je crois que nous nous sommes compris


EDIT : sinon, j'ai oublié de parler de l'autoprotolyse de l'eau pour l'exercice, c'est grave ?

[invite8241b23e]

On a au départ :
en excès

L'échelle d'acidité nous donne la réaction prépondérante :

On obtient

Autres réactions possibles :



Je néglige donc (1) et (2)
La réaction prépondérante est totale.
Les réactifs ont été introduits "dans les proportions stoechiométriques".
Au final, j'ai donc :
en excès

OK, là c'est très bien. Bonne démarche, bonne justification !

Ces concentrations sont des approximations mais je peux les garder car l'erreur commise se situe à "beaucoup" de décimales après la virgule


J'ai donc

Et non, tu as fait la même erreur qu'au tout début. Tu te rappelles, tu dois trouver une équation du second degré, tu as mal posé ton inconnue...

Ce qui me chiffone toujours c'est qu'on utilise en partie les hypothèses (qui peuvent être fausses) pour vérifier ces mêmes hypothèses (ici, je considère la réaction (0) comme totale afin de pouvoir calculer les réactifs qui restent après la réaction... comment contrôler l'erreur faite avec cette approximation ?)... ce qui n'est pas très logique ! Enfin bon, soit je me suis trompé, soit je devrais bien m'y faire !

Je trouve aussi cette méthode plus ou moins rigoureuse, mais la chimie reste approximative. Mais bon, dans cette méthode, on fait une approximation qui n'est pas hazardeuse, quand une constante est mille fois supérieure, négliger l'autre réaction nous met a priori à l'abri, mais bon, je suis d'accord, ça reste approximatif.

[invite8241b23e]

Oui, mais pour pKa = 0, je considère H2O comme une base, pas comme un acide !
Il y avait un malentendu mais je crois que nous nous sommes compris

Tout à fait... L'acide HCl réagit avec la base H2O pour donner la base conjuguée Cl- et l'acide conjugué H3O+. C'est bien ça, je t'ai compris ?

EDIT : sinon, j'ai oublié de parler de l'autoprotolyse de l'eau pour l'exercice, c'est grave ?

A 25 °C, la concentration en H3O+ et OH- est de 10^-7 M, donc là aussi, aux vues des concentrations, tu peux estimer selon un facteur de 100 si la concentration est négligeable oiu pas...

[invite97a92052]

Et non, tu as fait la même erreur qu'au tout début. Tu te rappelles, tu dois trouver une équation du second degré, tu as mal posé ton inconnue...

Oups, en fait j'ai fait l'approximation en supposant la réaction totale, puis en cherchant la concentration restante des réactifs, sauf que j'ai oublié la racine carrée (sinon ici je trouve la même chose à 10^-7 près, mais c'est déjà moins une approximation et c'est beaucoup plus logique !)

Enfin bref...

A l'équivalence de la réaction (0), j'ai :
Je pose


D'où

Avec les mêmes calculs, en remplaçant 3,16 10^-8par 1,78 10^-4, on trouve pH = 8,5 !

Tout à fait... L'acide HCl réagit avec la base H2O pour donner la base conjuguée Cl- et l'acide conjugué H3O+. C'est bien ça, je t'ai compris ?

Oui oui !

[invite8241b23e]

D'où

Ce résultat est bon. Maintenant, le calcul du pH est mauvais !

Je te donne un indice : on a un acide faible et sa base conjuguée en quantité non négligeable... Le calcul est le même si tu pars de l'amoniac ou de l'acide formique.

[invite97a92052]

Heu, je ne comprends pas... j'ai en effet plus d'espèces en solution... mais les constantes d'équilibre des réactions sont pitoyables ( ) devant 1 !

[invite8241b23e]

Elles sont petites devant 1, elle seront déficitaires, comme tu le sous-entends, mais elles ne seront pas nulles.

Réécris maintenant la réaction prépondérante numéro 2, calcule tes nouelles concentrations, tu verras que c'est presque négligeable, mais si tu le considères égale à 0, tu te retrouves avec des forumules biaisées, avec des divisions par zéro etc...

En tout cas chapeau pour ton courage !

[invite8241b23e]

Heu, je ne comprends pas... j'ai en effet plus d'espèces en solution... mais les constantes d'équilibre des réactions sont pitoyables ( ) devant 1 !

Je crois que je ne t'ai pas compris en fait, j'avais oublié que tu avais trouvé le bon résultat (1,78 10^-4 mol/L)

Je ne vois pas où tu bloques... Il ne te reste plus qu'à calculer le pH !

[invite97a92052]

C'est 6,5 ?
Si oui, c'est que j'ai fait une erreur de calcul dans mon message précédent !

Si ça ne t'ennuie pas, j'aimerais bien un dernier petit exo !
Merci encore...

[invite8241b23e]

C'est bien 6,5 !

Je finis de regarder le match, et après je m'occupe de toi !

[invite8241b23e]

Bon, je te mets l'énoncé en gras :

Soit le mélange des espèces suivantes :

SH₂ à C₁ = 0.01 M (pK₁ = 6.9 ; pK₂ = 12.9)
H₂CO₃ à C₂ = 0.02 M (pK₃ = 6.4 ; pK₄ = 10.3)
CH₃CO₂Na (pK₅ = 4.7) à C3 = 0.01 M

Calculer le pH du mélange.

Alors je te précises qu'au final tu dois considérer 2 réactions. Un premier pH doit te donner 5.38, et le final, 5.31.

[invite97a92052]

Soit le mélange des espèces suivantes :

SH₂ à C₁ = 0.01 M (pK₁ = 6.9 ; pK₂ = 12.9)
H₂CO₃ à C₂ = 0.02 M (pK₃ = 6.4 ; pK₄ = 10.3)
CH₃CO₂Na (pK₅ = 4.7) à C3 = 0.01 M

Calculer le pH du mélange.

Merci

Woaw, un mélange de 3 solutions avec 2 diacides
C'est beaucoup plus dur que ce qu'on me demandera, mais ça me fera un bon entraînement !

Une précision quand même ! CH3CO2Na est la forme acide ou basique du couple ?

[invite8241b23e]

Woaw, un mélange de 3 solutions avec 2 diacides
C'est beaucoup plus dur que ce qu'on me demandera, mais ça me fera un bon entraînement !

Il est pas si difficile que ça si tu reste rigoureux. Mais je suis d'accord avec toi, qui peut le plus peut le moins...

Une précision quand même ! CH3CO2Na est la forme acide ou basique du couple ?

Tout à fait, c'est le piège visuel de l'étudiant qui se lance trop vite par "habitude" du sujet !

[invite97a92052]

Tout à fait, c'est le piège visuel de l'étudiant qui se lance trop vite par "habitude" du sujet !

lol
Et la réponse est... ? (à moins que je puisse le deviner ?)

[invite8241b23e]

Mince ! Décidément, on a soucis de communication ! Faut pas qu'on vive ensemble !

Plus sérieusement, je te donne l'équation :

CH3COOH + NaOH --> CH3COONa + H2O (équation fausse en milieu aqueux)

C'est donc la forme basique. CH3COONa (s) donnera une fois dissous CH3COO- (aq) + Na+ (aq)

Promis, la prochaine fois, je lis TOUS les mots !

[invite97a92052]

Mince ! Décidément, on a soucis de communication ! Faut pas qu'on vive ensemble !

Plus sérieusement, je te donne l'équation :

CH3COOH + NaOH --> CH3COONa + H2O (équation fausse en milieu aqueux)

C'est donc la forme basique. CH3COONa (s) donnera une fois dissous CH3COO- (aq) + Na+ (aq)

Promis, la prochaine fois, je lis TOUS les mots !

Arrgh ! Je comprends encore moins !
pKa3 est associé à quelle réaction ? (tu m'en as donné 2, et en plus pour un pKa il faut que l'eau aparaîsse quelque part, non ?)
CH3COONa est un solide ?? Pourtant tu me donnes une concentration dans l'énoncé !
C'est un solide à 0.01 mol par litre ?

Mais je ne désespère pas, un jour on se comprendra !

[invite8241b23e]

Ah mince, je pensais que c'était clair. C'est bien la forme basique. oui, c'est un solide, c'est pour ça que je t'avais dit "faux en milieu aqueux", c'est juste une commodité pour pas se trimballer les charges, mais tu as raison sur ce point !!

pK5 correspond à la réaction : CH3COOH + H2O ==> CH3COO- + H3O+

C'est tout bon ??

[invite97a92052]

Ben, non c'est pas tout bon
C'est peut être évident mais je n'ai pas du tout l'habitude !

Si j'ai la réaction :

- Dois-je ignorer Na+ ou ne pas l'ignorer pour calculer la constante d'équilibre ?
- Comment calculer la constante d'équilibre de cette réaction ?
Et puis à quoi correspond C3 ? Je ne comprends vraiment pas... C'est la concentration en CH3COOH (ou CH3COO- .) après dissolution du solide ??

[invite8241b23e]

Pose des questions, y'a pas de soucis pour moi !

Si j'ai la réaction :

- Dois-je ignorer Na+ ou ne pas l'ignorer pour calculer la constante d'équilibre ?

Tu peux lignorer, puis qu'en réalité la réaction est :

CH3COO- + H2CO3 = CH3COOH + HCO3- !

CH3COONa n'existe pas en milieu aqueux, il se dissocie immédiatement en 2 ions. L'énoncé n'est pas très rigoureux, j'aurais dû corriger.

- Comment calculer la constante d'équilibre de cette réaction ?

Comme tu l'as fait jusqu'à présent, avec pK5 et pK3 !

Et puis à quoi correspond C3 ? Je ne comprends vraiment pas... C'est la concentration en CH3COOH (ou CH3COO- .) après dissolution du solide ??

La concentration en CH3COO- après dissolution du solide.

Si tu relis l'énoncé, tout est clair ?

[invite97a92052]

Ok, c'est parfait, merci ! (sauf peut-être ce qui va suivre )

Soit le mélange des espèces suivantes :

SH₂ à C₁ = 0.01 M (pK₁ = 6.9 ; pK₂ = 12.9)
H₂CO₃ à C₂ = 0.02 M (pK₃ = 6.4 ; pK₄ = 10.3)
CH₃CO₂Na (pK₅ = 4.7) à C3 = 0.01 M

Calculer le pH du mélange.

Bon, l'inventaire des espèces présentes est dans l'énoncé, sauf l'eau.

Bon, je vais faire un truc lourdingue, mais j'ai pas envie de passer à côté de quelque chose :
Réactions :
(réaction prépondérante)




Et l'autoprotolyse de l'eau.

Je garde (0) et (1) et je néglige les autres.
Je veux calculer les concentrations des espèces après ces réactions.

QUESTION : (0) et (1) ont des constantes d'équilibre assez proches, et ont un réactif et un produit en commun.
Comment faire donc pour calculer correctement les concentrations ?

[invite8241b23e]

Commence par faire UNIQUEMENT la 0 (RP1). Tu fais les calculs (concentrations finales, pH).

Là, avec ce qu'il te reste en solution, tu refais un tableau avec ce qui est dans ta solution, et tu recherches la RP2, la (1) comme tu l'as bien trouvé.

En fait, les réactions se font en même temps dans la solution (RP1, RP2, ...), mais l'état d'équilibre final est trouvable et juste en décomposant les différentes réactions. Si tu veux être extrêmeent précis, tu calcules les concentration après la RP1, puis la RP2, puis la RP3 ... puis tu recommences en prenant à chaque fois les chiffres que tu trouvais précédemment, et tu te rends compte que tu obtiens très vite une précision qui va au delà de ce que l'expérience permet de connaître, parce qu'un pH avec 2 chiffres après la virgule, c'est déjà très bien...

Bref, ton début est bon, pou rl'instant il n'y a pas d'erreur, et tu n'es pas lourd, tu es obligé de faire ce que tu as fait pour trouver la RP1.

[invite97a92052]

Ok, merci pour les précisions !
Bon, jvais imprimer ça, c'est la rentrée demain matin ( ) et je n'aurais plus le net...

Tu me rappelleras que je te dois ton poids en or !

[invite8241b23e]

Lol ! Pas de soucis, dommage que tu n'aies plus le net !

A bientôt sur ce forum !!

P.S. je t'avais donné les résultats à trouver, si tu veux vérifier plus tard tes calculs !

[inviteb76952e5]

Je me permets de demander ma question directement dans ce topic puisque oh magie c'est l'énoncé exact de mon exercice.

Mon problème vient juste du calcul du ph de la 1ère R.P

Je trouve bien 5.38 en utilisant:
pH = pK5 + log[CH3COO-]/[CH3COOH]

Mais je ne comprends pas pourquoi on ne prend pas en compte pKa3 du couple H2CO3/HCO3-

Merci de vos réponses

[inviteb76952e5]

toujours pas d'aide possible ?