Aurélie 10 /02

identification d'un couple acide base centres étrangers I 02

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Données :
formule
pKa
masse molaire de AH (g/mol)
HCOOH / HCOO-
3,75
46
H3C-COOH / H3C-COO-
4,75
60
HN3 /N3-
4,72
43
H5C2-COOH / H5C2-COO-
4,87
74
HClO / ClO-
7,3
52,5
Détermination du pKa du couple acide / base :

Afin de déterminer le pKa d'un couple acide base,noté AH / A-, on mesure le pH de solutions contenant les deux espèces conjuguées de ce couple. On utilisera une solution S1 contenant l'espèce A- de concentration molaire c1= 0,1 mol/L et une solution S2 contenant l'espèce AH, de concentration c2 = 0,1 mol/L.

Avec un pHmètre on mesure le pH de plusieurs mélanges réalisés dans des béchers. V1 représente le volume de S1 et V2 celui de S2.
mélange
1
2
3
4
5
6
7
8
pH
3,8
4,2
4,5
4,7
4,9
5,1
5,4
5,8
V1 mL
4
10
20
30
40
40
40
40
V2 mL
40
40
40
40
30
20
10
4

  1. Compléter le tableau suivant :
    mélange
    1
    2
    3
    4
    5
    6
    7
    8
    pH







    V1/V2







    log(V1/V2)







  2. Tracer la courbe pH = f(log(V1/V2))
  3. En admettant que, pour chaque mélange, [A-] / [AH]=V1/V2 déduire de la courbe la relation qui existe entre le pH et log ( [A-] / [AH])
  4. Ecrire l'équation bilan associée à la réaction entre l'acide AH et l'eau. En déduire la constante d'acidité Ka du couple AH / A- puis la relation liant le pH de la solution et le pKa de ce couple.
  5. Déduire des questions précédentes une valeur approchée du pKa de ce couple.

Identification du couple acide base :

  1. Quels sont les couples acide base du tableau que l'on peut éliminer à l'issue de l'étude précédente ?
  2. On a pesé 1,87 g d'acide AH pour réaliser 250 mL de solution S2 de concentration 0,1 mol/L. Déterminer la masse molaire du composé HA. Identifier le couple AH / A-.

 

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corrigé
mélange
1
2
3
4
5
6
7
8
pH
3,8
4,2
4,5
4,7
4,9
5,1
5,4
5,8
V1/V2
0,1
0,25
0,5
0,75
1,33
1,5
4
10
log(V1/V2)
-1
-0,6
-0,3
-0,13
0,13
0,18
0,6
1

le coefficient directeur de la droite est voisin de +1 (fonction est croissante)

ordonnée à l'origine : 4,8

fonction affine : pH = log(V1/V2) + 4,8 = log ( [A-] / [AH]) + 4,8

AH + H2O = A- + H3O+

Ka=[A-][H3O+]/[AH ]

log Ka = log( [A-] / [AH]) + log [H3O+]

- log [H3O+] = log( [A-] / [AH]) - log Ka

pH = log( [A-] / [AH]) + pKa donc pKa proche de 4,8.

parmi les couples donnés on élimine ceux dont le pka est trop différent de 4,8 soit :

HCOOH / HCOO- et HClO / ClO-

Quantité de matière (mol) d'acide = volume (L) * concentration (mol/L)

n = 0,25*0,1 = 0,025 mol

Quantité de matière (mol) d'acide = masse (g) / masse molaire (g/mol)

masse molaire (g/mol) = 1,87 / 0,025 = 74,8 g/mol environ 74 g/mol

donc on retient le couple H5C2-COOH / H5C2-COO-

acide propanoïque / ion propanoate

à suivre ...
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