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Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie

Posté par
rominai25
29-11-15 à 21:20

Bonjour, je bloque dans un Tp de chimie sa doit être simple j'en suis certain mais je bloque comme même. Merci beaucoup de votre aide :')

Voici l'énoncé :
Dans un bécher de 100 mL, on introduit 10 mL de solution d'acide acétique titrée, 50 mL 'eau distillée. On met en place l'électrode du ph. Remplir la burette de la solution d'hydroxyde de sodium.
--Tracer la courbe ph=f(volume de NaOH ajouté)
--Déterminer les coordonnées du point d'équivalence
--Calculer la molarité et le titre massique volumique de de la solution NaOH.


Nous avons obtenu un graphique ph=f(Volume de NaOH ajouté) dont les points de coordonnées à l'équivalence sont pour le pH 8.50 et pour le Volume à l'équivalence 10.6 mL.

Ensuite je sais que la molarité c'est M=\frac{n}{c} mais je ne vois pas où aller pécher les chiffres car je n'ai pas C ni N :s

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 29-11-15 à 22:06

L'énoncé donne sûrement la concentration en acide éthanoïque (appelé parfois acide acétique)

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 29-11-15 à 22:51

Je viens de lire le début de mon TP et en fait on la calculer avant je vous met le début de l'énoncé du tp qui me donne la concentration en NaOH. C'est moi, je suis sur plusieurs choses en même temps. D'ailleurs je viens de remarquer vanoise que vous avez répondu à chaque fois à mes questions je vous en remercie ^^.

Objectifs : Déterminer le titre d'une solution d'hydroxyde de sodium à partir d'une solution étalon d'acide chlorhydrique.
Mode opératoire : Dans bécher de 100mL ; introduire 10mL de HCl titrée (0.1 mol/L), 50 mL d'eau distillée.
Effectuer le titrage de cette solution par la solution d'hydroxyde de sodium placée dans la burette. Relever le volume équivalent.


Alors pour ma part je suis partie  avec (voir schéma)


Suite de l'énoncé :
Objectif : déterminer le titre d'une solution d'acide acétique à partir de la solution d'hydroxyde de sodium pesée précédemment.

Dans un bécher de 100 mL, on introduit 10 mL de solution d'acide acétique titrée, 50 mL 'eau distillée. On met en place l'électrode du ph. Remplir la burette de la solution d'hydroxyde de sodium.
--Tracer la courbe ph=f(volume de NaOH ajouté)
--Déterminer les coordonnées du point d'équivalence
--Calculer la molarité et le titre massique volumique de de la solution NaOH.


Du coup je peux faire C1V1=VEC2
j'envoie le schéma dans le mess qui suit

Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 29-11-15 à 22:56

A non pas la peine du coup vu qu'on a sa concentration
Donc la molarité est : molarité(NaOH)= C[NaOH]/V(NaOH)
                                                 = 1.08E-1/10E-3
                                                 = 10,8 g
Ensuite le titre massique c'est Cm= m/V
                                                  =10.8/10E-3
                                                  =1080 g.L
sa me semble super faux ^^"

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 29-11-15 à 23:33

Tu viens de montrer que la concentration en soude (hydroxyde de sodium) est C2=0,108mol/L. La masse molaire de NaOH est M = 40g/mol. La masse de soude par litre de solution, c'est à dire la concentration massique, vaut donc :
Cm=M.C24,3g/L
Avec cette solution de soude de concentration connue, il s'agit de doser un volume V3=10mL d'acide éthanoïque de concentration C3 inconnue. La réaction de dosage est :
CH3CO2H + HO- H20 + CH3CO2-
La réaction étant totale, la quantité de soude ajoutée à l'équivalence est égale à la quantité initiale d'acide éthanoïque : C3V3=C2Ve (Ve volume de soude à l'équivalence). On obtient :
C3=0,108.10,6/100,114mol/L
La masse molaire de l'acide éthanoïque étant M3=60g/mol, la masse d'acide éthanoïque par litre de solution vaut : Cm3=M3.C36,8g/L
Remarque : inutile de tenir compte des 50mL d'eau distillées ajoutées, ils ne modifient pas la quantité d'acide éthanoïque dans le bécher.

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 30-11-15 à 00:05

A oui pour
cm = m/v = n*M/V = C*M
J'avais pas penser à remplacer. Je me sens si bête :'(

Ensuite j'ai la valeur du pH à calculer à l'équivalence. Sachant qu'avec le graphique on a trouver 8.5 pour le pH. Théoriquement on devrait avoir le même résultat.

Du coup je pensais partir de l'équation :
CH3CO2H + HO- H2O + CH3CO2-
Espèce présente en solution : CH3CO2- ; OH- , H3O+
Electroneutralité : H3O+= HO- + CH3CO2-
H3O+ - OH- - CH3CO2- = 0
H30+² - Ke - CoH3O+ = 0

=Co² + 4Ke

X1 = Co²+4Ke}{2}" alt="\frac{-Co+Co²+4Ke}{2}" class="tex" />

pH = -log (X1) = 12

Je pense mettre trompé je vais essayé de négligé OH -. Mais j'ai vu dans mon énoncé qu'on me donnait Ke = 10E-14 et pka = 4,75 du coup je vais essayer d'exprimer pka dans mon expression.
car Ka = 10E-4.75 = 1.77E-05

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 30-11-15 à 00:06

X1 = \frac{-Co² + racin (Co² +4Ke)}{2}

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 30-11-15 à 11:39

Bonjour,
A l'équivalence, la solution est une solution d'éthanoate de sodium, c'est à dire une solution de base faible. Le pH est imposé par la réaction prépondérante suivante :
CH3CO2- + H2O  =  HO- + CH3CO2H
Il faut remplir un tableau d'avancement et utiliser la valeur du pKa. La relation obtenue se simplifie en considérant que le taux d'avancement est très faible dans la mesure où le pH obtenu est nettement supérieur au pKa.

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 30-11-15 à 13:25

Je vais tenter de faire le tableau pour ce soir. Je pense qu'on va exprimer Ka= avec le Ci du tableau

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 30-11-15 à 15:03

Bonjour,
Voici une méthode détaillée de détermination du pH. Étudie-la et pose des questions si tu ne comprends pas ! Les notations reprennent celles de mon message précédent.

La réaction de dosage entre la soude et l'acide éthanoïque est la réaction quasi totale :

CH_{3}CO_{2}H+Na^{+}+HO^{-}\rightarrow Na^{+}+CH_{3}CO_{2}^{-}+H_{2}0


À l'équivalence, les quantités de soude et d'acide éthanoïque introduites dans le mélange sont égales et la réaction de dosage peut être considérée comme totale. À l'équivalence, la solution est une solution d'éthanoate de sodium de concentration Cb. Cette concentration est :

c_{b}=\frac{quantit\acute{e}\:introduite\:de\:soude}{volume\:total\:de\:la\:solution}=\frac{c_{2}v_{e}}{V_{t}}


Le volume total est la somme du volume de solution d'acide éthanoïque, du volume d'eau distillée ajouté et du volume de solution de soude à l'équivalence.

V_{t}=10+50+10,6=70,6mL


c_{b}=\frac{0,108\cdot10,6}{70,6}=16,1.10^{-3}mol/L


La réaction prédominante à l'équivalence est :
CH_{3}CO_{2}^{-}+H_{2}0=HO^{-}+CH_{3}CO_{2}H
Tableau d'avancement en posant pour alléger l'écriture : oh =[HO- ] et en négligeant la quantité d'ions hydroxyde fournie par l'autoprotolyse de l'eau :
Voir image ci-dessous.
Expression de la constante d'autoprotolyse de l'eau :
\text{en posant : \ensuremath{h=\left[H_{3}O^{+}\right]\text{ on obtient : \ensuremath{Ke=h\cdot oh=10^{-14}}}}}
Expression de la constante d'acidité Ka du couple acide éthanoïque/ion éthanoate :
Ka=\frac{\left[CH_{3}CO_{2}^{-}\right]\cdot h}{\left[CH_{3}CO_{2}H\right]}=\frac{\left(c_{b}-oh\right)\cdot h}{oh}=\frac{\left(c_{b}-oh\right)\cdot h^{2}}{Ke}

Simplification : l'ion éthanoate est une base très faible : son taux de réaction sur l'eau est très faible. On peut donc poser :
\left(c_{b}-oh\right)\approx c_{b}

L'expression de Ka se simplifie :
\begin{cases}
 \\ Ka\approx\frac{c_{b}\cdot h^{2}}{Ke} & h\approx\left(\frac{Ka\cdot Ke}{c_{b}}\right)^{\frac{1}{2}}\\
 \\ \text{passage aux logarithmes :} & \log\left(h\right)\approx\frac{1}{2}\left[\log\left(Ka\right)+\log\left(Ke\right)-\log\left(c_{b}\right)\right]\\
 \\ pH=-\log\left(h\right)\approx\frac{1}{2}\left[pKa+pKe+\log\left(c_{b}\right)\right] & pH\approx\frac{1}{2}\left[4,76+14+\log\left(16,1.10^{-3}\right)\right]\approx8,48
 \\ \end{cases}

Remarque : la valeur du pH obtenu est nettement supérieure au pKa. On a donc bien :
\left[CH_{3}CO_{2}H\right]\ll\left[CH_{3}CO_{2}^{-}\right]\text{ ce qui justifie l'approximation faite précédemment.}
On obtient pH >7,5 : avoir négligé l'autoprotolyse de l'eau dans le tableau d'avancement était une approximation valide.


Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 05-12-15 à 09:11

J'ai tout compris je crois pour l'instant parcontre pourquoi dans votre première équation il y a du Na des deux côtés serait-ce des ions spectateurs qui ne participerais pas à la réaction ?

ds: désoler du retard, je suis sur besançon la semaine et je n'ais pas d'accès internet.

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 05-12-15 à 09:51

J'ai pas compris pour le Ka, normalement c'est les produits sur les réactifs
Donc d'après votre équation bilan : CH3CO2- + H2O = OH-+ CH3CO2H
Ka= \frac{OH^{-} * CH3CO2H}{ CH3CO2}

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 16:16

Un ami m'a aidé à trouver la concentration en Ag+ :
FEM = E°Ag+/Ag-\frac{1}{[Ag+]}
FEM = E°(d)-E°(g)
FEM = E°Ag+/Ag-\frac{1}{[Ag+]} - E°ref
Pour KCl on à mesurer une fem de 0.006 V
[Ag+] = (exp(\frac{(0.006 + 0.248 -0.796)*96500}{(-8.314*(273+18))}))-1
=4.08E-10 mol.L-1
Pour KBr on a mesuré -0.095, on trouve [Ag+]=7.27E-12 mol.L-1
Pour Kl on a mesuré -0.032, on trouve [Ag+]= 8.97E-11 mol.L-1

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 16:32

Citation :
J'ai pas compris pour le Ka, normalement c'est les produits sur les réactifs

Ka n'est pas la constante de la réaction des ions éthanoate sur l'eau ; cette constante s'appelle Kb mais n'est pas habituellement donnée par les tables. La constante Ka est, par convention, la constante d'équilibre de l'acide éthanoïque sur l'eau. C'est donc bien l'expression que j'ai indiquée.

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 16:36

Citation :
J'ai tout compris je crois pour l'instant par contre pourquoi dans votre première équation il y a du Na des deux côtés serait-ce des ions spectateurs qui ne participerais pas à la réaction ?

C'est exactement cela ! Il n'est pas indispensable de faire figurer Na+ dans l'équation bilan dans la mesure où il s'agit d'un ion spectateur. Cela peut être utile dans certaines circonstances comme les dosages par conductimétrie mais cela était tout à fait facultatif ici.

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 18:04

Heu j'ai eu un problème par ce que j'ai refais le calcul de pH mais je n'ai pas obtenu la même chose regarder :

CH3CO2H + HO- = CH3CO2- + H2O
Espèces en solution : HO-; CH3CO2-; H3O+
EN : HO- + CH3CO2- = H3O+
On néglige [OH-]. (Pourquoi lui est pas un autre à cet étape de l'exo)
CH3CO2- = H3O+

Ka=\frac{[OH-][CH3CO2H]}{[CH3CO2-][H2O]}

Co = [CH3CO2H]+[CH3CO2-]
[CH3CO2H]=Co-[CH3CO2-]
[CH3CO2H]=Co-[H3O+]

Ka=\frac{[OH-](Co-[H3O+])}{[H3O+]}

[OH-]=\frac{Ke}{[H3O+]}

Ka=\frac{Ke(Co-[H3O+])}{[H3O+]²}

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 18:33

Oups je me suis encore trompé dans la formule. Néanmoins je n'ais pas compris vos remplacement  dans Ka .

Ka=\frac{[CH3CO2-][H3O+]}{[CH3CO2H]}=\frac{([CH3CO2H-][OH-])*[H3O+]}{[OH-]}=\frac\{[CH3CO2H]*[H3O+]²}{[Ke]}

Je ne comprends pas pourquoi il y a à la fois des H3O+ et à la fois des OH-. On avait pourtant négliger ? ? ?

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 18:42

Oh les maths !
Si tu as une somme ou une différence de plusieurs grandeurs, tu peux négliger les plus faibles devant les autres.
Si tu as un quotient : au hasard : la deuxième expression de Ka avec oh au dénominateur, tu ne peux pas négliger ce dénominateur sous prétexte qu'il est faible !

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 19:01

Mais c'est pas une question de maths ... Mais on ne sait pas qui à été négliger

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 19:08

Citation :
E représente la f.e.m mesuré. A chaque montage avec les différentes solutions

Regarde le tableau d'avancement...

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 19:09

Est ce que vous avez négliger H3O+ ou OH -  ?

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 19:13

Non je n'arrive pas à comprendre dsl. Je ne comprends pourquoi un H3O+ vient se glisser dans Ka alors que d'après notre expression elle n'apparaît pas. C'est pour moi des chiffres fantômes :s

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 19:34

puisque le but est le calcul de pH = -log(h), on a intérêt à remplacer le oh=[CH3CO2H] déduit du tableau d'avancement par son expression déduite du produit ionique de l'eau :
oh = Ke/h avec Ke = 10-14

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 19:46

J'ai compris ça mais votre H3O+ accolé à CH3CO2- n'a pas lieu d'être. Parce que
Ka = \frac{[A-][H+]}{[AH]}
Donc ici notre A- c'est CH3CO2-,notre H+ sera remplacer par  H2O (vaut 1), et AH c'est notre CH3CO2H (=OH- d'après le tableau)
Donc on a Ka = \frac{[CH3CO2-]}{[OH-]}. Donc voilà là où je ne comprends pas comment apparaît ce H3O+.
Parce que après en continuant je retrouve presque comme vous  :
Ka =\frac{(Co-[OH-])}{\frac{ke}{[H3O+]}}

Ka= \frac{(Co-[OH-]*[H3O+])}{Ke}

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 21:19

Citation :
Donc on a Ka = \frac{[CH3CO2-]}{[OH-]}.

Je commence à me fatiguer.... Commence par bien étudier ton cours et refait pas à pas ces calculs qui sont de grands classiques. Tu comprendras que le "pas lieu d'être" que tu viens d'employer  est pour le moins abusif ( je reste sympa ...).

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 21:45

Oui excusez moi je ne voulais pas dire cela comme ça. Moi-même je me fatigue car j'ai l'impression d'être bête :'(

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 06-12-15 à 22:13

Peut-on faire aussi de cette manière ? :
CH3CO2- >>CH3CO2H
=> Co CH3CO2-
Ka=\frac{[H3O+]Co}{[OH-]}=\frac{[H3O+]²Co}{[Ke]}
[H3O+]=\frac{KaKe}{Co}=\frac{10E-4.75*10E-14}{16.1E-3}=7,9

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 11-12-15 à 18:56

Je suppose que non.

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 11-12-15 à 19:15

Bonsoir,

Citation :
Je suppose que non.

C'est exactement ce que j'ai fait avec une ligne de plus pour exprimer le pH en fonction du pKe et du pKa, histoire de rendre le résultat plus "général" !

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 12-12-15 à 11:08

Est ce grave si je fais pas avec le Pke et Pka ? Je veux dire est ce faux ?

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 12-12-15 à 12:53

Bonjour,
par analogie avec : pH = -log([H+aq], il est fréquent de noter de façon générale pX = -log(X) où X est une grandeur positive quelconque : pc = -log(c), pKa = -log(Ka), pKe = -log(Ke). Avec un peu d'habitude, cette notation est bien pratique dans la mesure où les tables thermodynamiques fournissent plus souvent le pKa d'un couple que la constante d'équilibre Ka. Cette notation bien pratique est facultative. Tu peux donc t'en passer sauf si l'énoncé de  ton problème est rédigé de la façon suivante : "Exprimer le pH de la solution en fonction du pKa du couple acide/base"...

Posté par
rominai25
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 18-12-15 à 01:23

ok, du coup vous m'en voudrez pas j'espère de faire la plus simple pour l'instant ^^" mais je prends note de la remarque :p.

Concernant l'équation de droite que j'ai obtenu pour la dernière partie de mon exercice (on trace un graphique pH=f(-log[acide faible])) soit
y=0.996x + 0.784
Le 0.784 correspond à pH ?
Car ma question est de retrouver le Ka à partir de la droite de régression dans le cas d'un acide faible.
*Ka=10{-pKa}
Je pensais partir que pH=Pka à l'équivalence mais cela me semble d'aucune utilité.
Du coup j'ai poser :
Ka = 10{-0.784}=1.64E-1

Posté par
vanoise
re : Chimie dosage Acide/Bas par Ph-Métrie 18-12-15 à 12:19

Bonjour,

Citation :
on trace un graphique pH=f(-log[acide faible])

Impossible de te répondre avec précision sans connaitre exactement le protocole expérimental et ce que tu appelles "[acide faible]" : est-ce la concentration réelle [CH3COOH] dans la solution (cela m'étonnerais), est-ce la quantité d'acide pur introduite par litre de solution (ce que l'on nomme habituellement c ou ca) ???
S'il s'agit de c : pour c compris entre 10-1 et 10-3mol/L,  le pH théorique est donné par la formule approchée :

pH=\frac{1}{2}\left[pKa-\log\left(c\right)\right]\approx2,4-0,5\cdot\log\left(c\right)
Mais bon : ce n'est peut-être pas du tout à cela que correspond ta manipulation !



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