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Calcul de pH d'un mélange
Bonjour à tous,
J'ai un petit blocage sur une question indépendante d'un exercice, l'énoncé est le suivant :
Calculer le pH d'une solution contenant :
-0,2 mol de HCl
-0,3 mol de Na2HPO4
-0,1 mol de HNO2 pKa=3,3
On donne H3PO4 pKa1=2,1
pKa2=7,2
pKa3=12
J'ai commencé par rapidement écrire les couples qui ne sont pas donnés et l'equation de dissolution :
Na2HPO4+H2O->2Na++PO43-+H3O+
HNO2/NO2-
H3PO4/H2PO4-
H2PO4-/HPO42-
HPO42-/PO43-
Déjà une première question que je me pose c'est si l'ordre d'introduction des espèces importe ou non puisqu'il n'est pas mentionné ici.
J'ai fait une echelle de pKa et j'ai comme réaction prépondérante
PO43-+H+=>HPO42- avec les H+ issus d'HCl.
Je suis un peu perdu à partir de là, je ne vois pas vraiment quelles sont les réactions se produisant.
Je vous remercie d'avance pour vos indications.
Bonjour
Pour y voir plus clair, tu pourrais commencer par faire un diagramme des pKa : tu classes tous les couples qui interviennent ici en soulignant les espèces introduites en quantités autres que ultraminoritaires. Tu vas remarquer qu'il va y avoir des réactions quasi totale entre les acides introduits et la base introduite. Un tableau d'avancement ou toute autre méthode va te fournir la composition du système après ces réactions. Il sera alors assez facile d'obtenir le pH du mélange.
Toutes les réactions ont une cinétique extrêmement rapide de sorte que les réactions peuvent être considérées comme quasi instantanées. L'état final est un état d'équilibre totalement indépendant de l'ordre d'introduction des divers réactifs.
Si la notion de diagramme des pKa ne t'est pas familière, tu peux trouver ici un exemple simple : message du 12-03-20 à 12:16 ici :
Question pertinence constante d'équilibre
J'ai fait une echelle de pKa et j'ai comme réaction prépondérante
PO43-+H+=>HPO42- avec les H+ issus d'HCl
Pour qu'une réaction puisse être considérée comme prépondérante, il faut deux conditions :
1° : sa constante d'équilibre doit être nettement plus élevée que les constantes d'équilibre des autres réactions possibles ;
2° : faire intervenir des réactifs introduits en quantités non négligeables.
Si tu oublies la condition n° 2, tu obtiens presque toujours comme réaction prépondérante celle des ions hydroxyde sur les ions oxonium : K=1014 à 25°C !
Merci de vos réponses
J'avais fait un diagramme/échelle de pKa, mais si je comprends bien, je prends en compte des espèces en concentration négligeables dans ma RP? Pourtant les espèces sont en quantités similaires ici non?
En appliquant vos conseils j'ai une autre RP qui est :
PO43-+HNO2->NO2-+HPO42-
Tu n'as pas compris la conditions n° 2 nécessaire à l'existence d'une réaction prépondérante.
On introduit en solution 0,2mol d'ions H3O+, 0,3mol d'ion HPO32- et 0,1mol de HNO2 (je ne prends pas en compte les ions spectateurs.
La réaction entre l'acide le plus fort et la base la plus forte se fait entre les ions H3O+ et les ions HPO32-. Il n'y a pas d'ions PO43- initialement introduits en solution.
PS : le volume de la solution n'est pas précisé. Il est nécessaire à la détermination du pH. Un litre peut-être ?
Oui en effet c'est un litre j'ai oublié de l'écrire.
Et vous vouliez dire des ions HPO42-non?
Je remarque que mon equation de dissociation était fausse donc.
C'est bien plus clair maintenant.
Avec le diagramme, j'obtient la réaction
HPO2-4+H3O+=>H2O+H2PO4-
On forme donc 0,2mol de H2PO4-
Puis il se produit une réaction entre le HPO42- restant et le HNO2?
Ce qui formerait 0,1 mol de NO2- et 0,1 mol de H2PO4-.
Après réaction totale sur les ions oxonium, restent en solution :
0,1mol de HPO42-, 0,1mol de HNO2 et 0,2mol de H2PO4-.
Réaction prépondérante entre HPO42- et HNO2 mais attention : la constante d'équilibre ( 103,9 ) est grande devant 1 mais pas suffisamment grande pour que l'on puisse considérer la réaction comme totale. Il faut donc remplir un tableau d'avancement et calculer l'avancement à l'équilibre. Facile ensuite d'obtenir le pH.
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