Niveau école ingénieur

Calcul du pH de la pluie normal

Posté par
Amcu 24-08-17 à 12:56

Bonjour,
Entrant en école d'ingénieur a la rentré j'ai des devoir de vacances dont un exercice de chimie que je n'arrive pas à faire.
Voici l'énonce :
L'eau de pluie a un caractère acide du a la présence de CO_2 dans l'atmosphère (a taux presque constant). En effet, une pluie acide est une pluie ayant une acidité supérieure à celle naturelle. Déterminer le pH de la pluie naturelle qui est déterminé par la présence de CO_2 dans l'atmosphère.
Données :
CO_2(g) + H_2O(l) -> H_2CO_3(aq)
Kc = 3,5 x 10^-2
CO_2 = 0,0355% de l'atmosphère
Ka1 (H_2CO_3) = 4,3x10^-7

Enfaite le problème c'est que je ne comprend pas à quoi corresponde les K j'ai donc cherchez sur internet si javais plus d'information zt j'ai trouvé que le Ka1 (H_2CO_3) correspondait à la constante d'acidité de la réaction H_2CO_3 + H_2O -> HCO_3^- +H_3O^+
De plus outre le problème de comprendre à quoi correspond le Les données donc surtout le Kc je pensais utiliser La relation qui relie le Ka au pH soit passer par le Pka mais problème il me faut Les concentration je suis donc vraiment bloqué je ne vois vraiment pas comment je pourrais déjà trouvé le PH de H_2CO_3 pour finalement trouvé celui du CO2 donc de la pluie !
Si vous pouviez me donner des pistes et m'aidez
Je vous remercie vraiment d'avance

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 24-08-17 à 15:28

Bonjour
Tu as raison en ce qui concerne K_a1.
La notation K_c est effectivement très vague. Par recoupement avec d'autres données thermodynamiques à ma disposition, je pense qu'il s'agit tout simplement de la constante d'équilibre thermodynamique qui s'écrit rigoureusement :

$K_{c}=\frac{\frac{\left[H_{2}CO_{3(aq)}\right]}{c^{0}}}{\frac{P_{CO_{2(gaz)}}}{P^{0}}}$
avec c° : concentration standard : 1mol/L
P° : pression standard : 1bar
P_CO2(gaz) = pression partielle de dioxyde de carbone dans l'air.
Il est toléré d'écrire plus simplement :

$K_{c}=\frac{\left[H_{2}CO_{3(aq)}\right]}{P_{CO_{2(gaz)}}}$
à condition que la concentration soit mesurée en mol/L et la pression partielle en bar ;
En assimilant l'air à un mélange de gaz parfaits, la pression partielle de CO2 se déduit de la pression atmosphérique par la relation :

$P_{CO_{2(gaz)}}=x_{CO_{2(gaz)}}\cdot P_{atm}$
x_CO2(aq) est la fraction molaire de CO2 dans l'air soit 0,0355% soit encore :
x_CO2(aq)=3,55.10^-4
La pression atmosphérique étant très proche de 1bar, cela conduit à :
P_CO2(gaz)3,55.10^-4bar
Cela devrait donc te conduire à une concentration en H₂CO₃ fixe dans l'eau :

$\left[H_{2}CO_{3(aq)}\right]=K_{c}\cdot P_{CO_{2(gaz)}}\approx1,24.10^{-5}mol/L$
Je te laisse continuer...

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 24-08-17 à 21:14

vanoise
Un grand merci pour votre réponse et votre aide si précieuse car en effet Je n'aurai pas réussi à trouve tout cela grâce à vous j'ai également appris une nouvelle constante !
Pour continuer je voulais donc utiliser La formule reliant pH et concentration soit pH = -log(Ka1) + log (HCO_3^- / H_2CO_3)
Je cherche donc désormais La concentration de HCO_3^- je pensais donc le faire avec un tableau d'avancement mais je trouve que La concentration de HCO_3^- = a celle de H_2CO_3 ce qui me semble bizarre
Est ce que je ne partirai pas sur une mauvaise piste ? Si Oui est ce La formule que j'utilise (bien que je n'en connais pas d'autre pour trouvé le pH à partir de concentration) ou La manière de trouver la concentration ou complètement mon raisonnement de trouver d'abord le pH de H_2CO_3 puis celui du CO_2 ?
Encore merci pour votre aide !

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 24-08-17 à 22:34

Citation :
La concentration de HCO_3^- = a celle de H_2CO_3 ce qui me semble bizarre

Effectivement ! Pourtant il y a de bonnes choses dans ce que tu écris !
La réaction de H₂CO₃ sur l'eau s'écrit :

$H_{2}CO_{3(aq)}+H_{2}O=HCO_{3(aq)}^{-}+H_{3}O_{(aq)}^{+}$
Tu ne peux pas remplir un tableau d'avancement traditionnel car la dissolution de dioxyde de carbone gazeux dans l'eau maintient la concentration constante en H₂CO₃ malgré sa réaction sur l'eau. En revanche, si la quantité d'ions oxonium apportées par l'autoprotolyse de l'eau est négligeable devant la quantité d'ions oxonium produite par cette réaction, tu peux écrire, à l'équilibre :

$\left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]\approx\left[HCO_{3(aq)}^{-}\right]$
En reportant dans l'expression de Ka1 :

$K_{a1}=\frac{\left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]\left[HCO_{3(aq)}^{-}\right]}{\left[H_{2}CO_{3(aq)}\right]}\approx\frac{\left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]^{2}}{\left[H_{2}CO_{3(aq)}\right]}$

$\left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]\approx\sqrt{K_{a1}\cdot\left[H_{2}CO_{3(aq)}\right]}\approx\sqrt{4,3.10^{-7}\cdot1,24.10^{-5}}\approx2,31.10^{-6}mol/L$

$pH=-\log\left[H_{3}O_{(aq)}^{+}\right]\approx-\log\left(2,31.10^{-6}\right)\approx5,6$

Ce pH est inférieur à 6,5 : négliger l'autoprotolyse de l'eau était bien justifié.

Petite remarque hors sujet par rapport à cet exercice : ce pH nettement acide est obtenue en exposant à l'air de l'eau initialement pure. Une eau « naturelle » exposée à l'air garde un pH en général légèrement basique à cause de la présence dans l'eau de divers ions apportée par la dissolution de minéraux, ions qui compensent en général l'acidité apportée par la dissolution du dioxyde de carbone. Je pense en particulier à la présence d'ions hydrogénocarbonate HCO₃^- ; il suffit de lire l'étiquette d'une bouteille d'eau de source ou d'eau minérale pour s'en convaincre...

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 24-08-17 à 22:56

vanoise
Je ne pourrais pas assez vous remercie pour votre aide et ces réponses avec des explications aussi claires qui m'ont permis de comprendre l'exercice mais aussi d'apprendre beaucoup de choses !
Je vous remercie vriament pour tout cela car grâce à vous je comprend beaucoup mieux cet exercice qui me paraissait si compliqué et impossible
Encore un grand merci de m'avoir aidé et surtout En me permettant de comprendre et d'apprendre !
Je vous souhaite une très bonne soirée

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 31-08-17 à 10:09

Si je peux me permettre : l'exercice de chimie sur le pH de l'eau de pluie a été posé par quelqu'un n'ayant pas la moindre idée de ce qu'est le programme de chimie en terminale... J'espère que cette personne n'est pas votre futur professeur de chimie...

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 31-08-17 à 20:52

Bonsoir à tous,

Je vous souhaite à tous la bienvenue sur le forum de l' !

Je suis content que l'aide de vanoise vous ait permis de tous vous retrouver entre "lasalliens" sur le forum.

J'aimerais cependant que vous respectiez les règles du forum, en particulier la règle suivante : un topic = un exercice.

En effet, ce sujet avait pour objectif de calculer le pH de l'eau de pluie, il a rapidement dévié sur d'autres, sans rapport avec l'exercice.

Pourriez-vous donc poursuivre votre conversation dans le sous-forum "Expresso" ? Pour cela, il suffit que l'un de vous créé un nouveau topic avec un titre explicite, dans lequel vous pourrez poursuivre votre échange (dans la limite de l'acceptable bien évidemment, ça reste un forum d'entraide en physique-chimie ).

Une fois fait, je déplacerai vos messages sans lien avec l'exercice vers ce nouveau topic et vous pourrez poursuivre vos échanges dessus.

Merci d'avance,

Gbm

***Edit gbm : tous les échanges entre "lasalliens" déplacés dans le nouveau topic***

Posté par re : Calcul du pH de la pluie normal 01-09-17 à 17:00

J ai crée un nouveau topic pour ne plus être embêté , ça s appelle Uni lasalle

==> Uni la salle

***Lien vers le topic Uni lasalle (pour discuter sur autre chose que cet exercice***

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