1ere S
Corrigé du TP de Chimie n°5 : Les acides et les bases
2008-2009Ce TP avait pour objectif :
➢ de découvrir la notion de couple acide/base
➢ de savoir écrire l'équation d'une réaction acido-basique
➢ d'utiliser la conductimétrie pour mettre en évidence une réaction acido-basique.
➢ De chercher la caractère acide ou basique de diverses solutions utilisées au laboratoire et divers « produits d'usage courant ».
I) Étude d'un indicateur coloré acido-basique : le BBT
On étudie le bleu de bromothymol, qui est un composé chimique qui existe sous deux formes colorées : jaune et bleue.
Expérience 1 :
Dans six tubes à essais on introduit :
Résultats :
Tubes 1 2 3 4 5 6
Observations
Le BBT colore la solution en
jaune
Le BBT vire au bleu et
colore la solution en
bleu
Le BBT colore la solution en
jaune
Le BBT vire au jaune et
colore la solution en
jaune
Le BBT colore la solution en
bleu
Le BBT colore la solution en
bleu
Questions :
1- Montrer que Cl- (aq) et Na+ (aq) n'ont aucune influence sur le BBT :
On constate en observant les tubes 5 et 6, qu'une solution de chlorure de sodium ne modifie ni la couleur de la forme basique ni la couleur de la forme acide du BBT. Nous en déduisons donc que les ions chlorure 1/3
Tube n°1 Tube n°2
Tube n°3 Tube n°4
Tube n°5
Tube n°6 2 mL d'eau distillée
+ 1mL (H3O+ ; Cl-)aq
2 mL d'eau distillée + 1mL (H3O+ ; Cl-)aq
2 mL d'eau distillée + qq gouttes (Na+ ; HO-)aq
2 mL d'eau distillée + qq gouttes (Na+ ; HO-)aq
2 mL (Na+ ; Cl-)
2 mL (Na+ ; Cl-) BBT sous forme acide (jaune)
BBT sous forme basique (bleu)
et sodium n'ont aucune influence sur la couleur du BBT. Ce sont donc les ions H3O+(aq) et HO-(aq) qui sont responsables de la couleur du BBT.
2- Couleur du BBT :
D'après les expériences réalisées, on constate que le BBT est jaune en présence d'ions H3O+, et bleu en présence d'ions HO- .
3- Différence entre les deux formules chimique du BBT ?
Les formules chimiques des deux formes du BBT sont respectivement C27H28Br2O5S et C27H27Br2O5S- . On constate donc que ces deux formules ne différent que d'un proton H+.
4- Particule échangée lors du passage entre les deux formes du BBT :
On en déduit donc qu'il y a un échange de proton lors du passage entre les deux formes du BBT.
5- Couple acide/base :
Pour chaque couple acide base on peut écrire une demi équation chimique : forme acide = forme basique + H+
On en déduit donc que la forme acide du BBT a pour formule chimique C27H28Br2O5S . La formule de la forme basique est donc C27H27Br2O5S. On en déduit également la demi équation chimique lié au couple acide base constitué par le BBT :
C27H28Br2O5S = C27H27Br2O5S- + H+ 6- Sous quelle forme trouve t-on le BBT dans les tubes 2 et 3 ?
Les quantités de matière d'acide H3O+(aq) et de base HO-(aq) étant beaucoup plus importantes que celles de BBT, on interprète le changement de couleur du BBT par le fait qu'il réagit avec l'acide ou la base.
En effet dans le tube 2, le BBT sous sa forme basique bleu va réagir avec les ions H3O+(aq) pour former le BBT sous sa forme acide jaune, selon l'équation :
C27H27Br2O5S- + H3O+(aq) C27H28Br2O5S + H2O
bleu jaune
Dans le tube 3, le BBT sous forme acide (jaune) régit avec les ions HO- (aq) pour former le BBT sous sa forme basique (bleu).
C27H28Br2O5S + HO-(aq) C27H27Br2O5S- + H2O
jaune bleu
Remarque :
Dans les tubes 1 et 4, les formes acides et basiques du BBT ne réagissent respectivement pas avec l'acide et la base, c'est pour cela que le BBT conserve sa couleur.
7- Réaction acido-basique :
On en déduit donc que l'acide d'un couple acide/base peut réagir avec la base d'un autre couple et inversement. C'est ce que l'on appelle des réactions acido-basiques.
Par contre deux acides et deux bases ne réagissent pas l'un avec l'autre.
8- Couleur des hortensias ?
La couleur des hortensias est due à une molécule de la famille des anthocyanines, qui est un indicateur coloré acido-basique, tout comme le BBT. La couleur rose ou bleu d'un hortensias est donc due à la nature acide ou basique du sol dans lequel il est planté.
Expérience 2 :
On reprend les tubes 2 et 3 de l'expérience précédente.
Dans le tube n°2 on ajoute quelques millilitres de (H3O+; Cl- )(aq) et on agite.
Dans le tube n°3 on ajoute quelques millilitres de (Na+ ; HO- )(aq) et on agite.
2/3
Observations :
Les solutions des deux tubes se colorent en vert.
Questions :
Sachant que l'indicateur coloré ne peut avoir que deux couleurs, nous en déduisons qu'à un pH proche du neutre, les deux formes acide et basique du BBT coexistent, ce qui provoque cette coloration verte qui n'est en fait que l'addition des colorations bleue et jaune.
II) Mise en évidence des réactions acido-basiques par conductimétrie : Expérience :
On mesure la conductivité des trois solutions suivantes :
- 10 mL de (H3O+; Cl- )(aq) C = 1,0 10-2 mol.L-1 + 10 mL d'eau distillée - 10 mL de (Na+ ; HO- )(aq) C = 5,0 10-3 mol.L-1 + 10 mL d'eau d'eau distillée
- 10 mL de (H3O+; Cl- )(aq) C = 1,0 10-2 mol.L-1 + 10 mL de (Na+ ; HO- )(aq) C = 5,0 10-3 mol.L-1
Résultats :
solution (H3O+; Cl- )(aq) (Na+ ; HO- )(aq) (H3O+; Cl- )(aq) + (Na+ ; HO- )(aq)
σ (mS.cm-1) 1,931 46,4 47,5
Questions :
1- Expressions théoriques des conductivités : On a :
σ1 = λH3O+ × [H3O+] + λCl- × [Cl-] σ2 = λHO- × [HO-] + λNa+- × [Na+]
σ3 = λH3O+ × [H3O+] + λCl- × [Cl-] +λHO- × [HO-] + λNa+- × [Na+] 2- En déduire la valeur théorique de σ 3 :
On en déduit donc que s'il n'y avait aucune réaction entre les ions mis en présence on aurait σ3 = σ1 +σ2
3- Conclusion :
On constate expérimentalement que 3≠12
On en déduit qu'il doit y avoir une réaction entre les ions mis en présence. Sachant qu'il existe des solutions de chlorure de sodium, ce ne sont pas les ions sodium Na+ et chlorure Cl- qui réagissent mais les ions oxonium H3O+ et hydroxyde HO- .
La conductimétrie nous permet donc de mettre en évidence une réaction acido-basique.
3/3
Tube 2 Tube n°3
(H3O+ ; Cl-)aq (Na+ ; HO-)aq
Conductimètre
Cellule conductimétrique Bécher contenant la solution
