Thème : Prévoir l’état final d’un système, siège d’une transformation chimique. 3 TP C14 Partie II : Détermination de la valeur d’une constante d’acidité KA
(version élèves)
B.O. : Estimer la valeur de la constante d’acidité d’un couple acide-base à l’aide d’une mesure de pH.
B.O. Capacité numérique : Tracer, à l’aide d’un langage de programmation, le diagramme de distribution des espèces d’un couple acide-base de pKA donné.
Partie I : Déterminer la valeur d’une constante d’acidité à l’aide d’une mesure de pH.
On dispose de 2 solutions :
- Une solution d’acide éthanoïque de concentration CE = 0,100 mol.L-1 - Une solution d’éthanoate de sodium de concentration CM = 0,100 mol.L-1 1ère partie
- Dans un bécher placer VA = 20,0 mL d’acide éthanoïque.
- Remplir la burette d’éthanoate de sodium diluée. (Vous justifierez votre choix de dilution).
- Introduire les électrodes du pH-mètre étalonné dans le bécher.
- Ajouter un volume VB d’éthanoate de sodium dans l'acide, agiter et mesurer le pH. Opérer de 2,0 en 2,0 mL de 2,0 mL à 20,0 mL.
VB 2,0 4,0 6,0 8,0 10 12 14 16 18 20
pH
−¿ A
¿¿
¿ ¿
Log
−¿ A
¿¿
¿ ¿
2ème partie
- Dans un bécher placer Vb = 20,0 mL d’éthanoate de sodium diluée.
- Remplir la burette d’acide éthanoïque.
- Introduire les électrodes du pH-mètre étalonné dans le bécher.
- Ajouter un volume Va d’acide éthanoïque dans l’éthanoate de sodium, agiter et mesurer le pH. Opérer de 2,0 en 2,0 mL de 2,0 mL à 20,0 mL.
VA 2,0 4,0 6,0 8,0 10 12 14 16 18 20
pH
−¿ A
¿¿
¿ ¿
Log
−¿ A
¿¿ ¿
¿
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3 Explication du fait que l’on peut écrire
−¿ A
¿¿
¿ ¿
La conservation de la matière s’écrit :
Pour l’acide AH : AH(aq) + H2O(l) ⇄ H3O+(aq) + A-(aq)
CAVA = nAH + nH3O+ nH3O+ est négligeable, l’acide étant faiblement dissocié alors CA VA ≈ nAH car Donc [AH] =
n
AV
A+ V
B =C
AV
AV
A+ V
B dans le mélange final.Pour la base conjuguée A- : A-(aq)+ H2O(l) ⇄ HO-(aq) + AH(aq)
CBVB = nA- + nHO-nHO- est négligeable, la base étant faiblement dissociée, alors CBVB ≈ nA- car
Donc [A-] =
n
A−¿V
A+V
B¿
= CBVB
VA+VB dans le mélange final alors
−¿ A
¿¿
¿ ¿
= VB
VA quand CA = CB
Questions
1. A partir du graphique pH = f( log
−¿ A
¿¿
¿ ¿
, déterminer la valeur du pKA de ce couple.
Réaliser votre graphique en mode paysage.
Placer l’axe des ordonnées (pH) au milieu de la feuille.
Choisir des échelles adaptées afin d’obtenir une précision suffisante pour la détermination du pKA
Rappel : pH = pKA + log
CH 3 −¿ COO
¿¿
¿ ¿
2. Comparer (écart relatif) avec la valeur théorique pKA (CH3COOH / CH3COO-) = 4,7
pH
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3
V
−¿A¿
[¿ ¿
[
AH]
)log¿¿
Partie II : Utilisation du langage de programmation Python pour tracer un diagramme de prédominance.
Le programme ci-dessous permet de tracer le diagramme de prédominance d’un acide faible défini par son pKA.
Après avoir recherché sur internet les formules et les pKA des acides étudiés ci-dessous, modifier le programme de telles manières à obtenir le diagramme de prédominance de l’acide benzoïque C6H5COOH de pKA = 4,2 et de l’ammoniac NH3 de pKA = 9,2
- Effectuer une impression de l’écran Des diagrammes obtenus.
- Déterminer pour chaque cas, quelle est la forme prédominante à pH = 6. On donnera la formule semi-développée de ces espèces chimiques prédominantes et les couples correspondants.
Source : https://www.f-legrand.fr/scidoc/docimg/sciphys/chimieanalyt/acide/acide.html import numpy
import math
from matplotlib.pyplot import *
def pC0(pka,ph):
return -math.log10((10**(-ph)-10**(-14+ph))*(1+10**(-ph+pka))) def base(pka,ph):
return 1.0/(1+10**(-ph+pka)) ph = numpy.arange(0,14,0.1) n=len(ph)
b=numpy.zeros(n) a=numpy.zeros(n) pka=5
for k in range(n):
b[k] = 100*base(pka,ph[k])
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a[k]=100-b[k] 3 figure(figsize=(10,6)) plot(ph,a,label="AH") plot(ph,b,label="A-") xlabel("pH")
ylabel("%") grid()
legend(loc="upper right")
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