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Calcul du PH de solution

Posté par
fredisedegnon 30-08-22 à 02:04

Bonjour chers tous. J'ose croire que vous vous portez à merveille.

Je réussis pas à comprendre cet exercice

Énoncé

On considère une solution aqueuse 10^(-3) ( solution normale) d'un monoacide faible HA; la constante du couple acide base HA/A- est K.

a-) Écrire les relations qui existent entre les diverses molarités en solution.

b-) Dans l'hypothèse où l'on a (H+) = (3H+) calculer numériquement le PJ de la solution et la constante K du couple.

Proposition de réponses

a-)

HA + H2O---->A- + H3O+
2H2O--->H3O+ +OH-
C'est double flèche partout car la réaction est réversible

Bilan des espèces:
Ion: A-, H3O+, OH-
Molécule: H2O, HA

Bilan massique:
[HA] + [A-] = C
Bilan électrique:
[A-]+[OH-]=[[H3O+]

b-)

Je ne sais vraiment quoi faire ici
Dois-je remplacé dans H3O+ dans l'expression précédente par 3H3O+ ou A- par 3A-  ou encore considéré l'acide comme un triacide?

Merci d'avance

Posté par
vanoisere : Calcul du PH de solution 30-08-22 à 10:31

Bonjour
Ok pour ton bilan mais l'énoncé,tel que tu l'as recopié,est incohérent.
Écrire [H3O+]=[3H3O+ ]n'a pas de sens. Peut-être faut-il comprendre :
c =3[H3O+] : c désignant la concentration de la solution c'est-à-dire la quantité de HA introduite par litre de solution. Cela signifierait que le tiers de l'acide introduit a réagit sur l'eau.
Que signifie PJ dans ce contexte ?
La notion de normalité d'une solution est une notion imprécise abandonnée officiellement depuis plus de cinquante ans...

Posté par
fredisedegnonre : Calcul du PH de solution 31-08-22 à 13:08

C'est PH et non PJ

S'il en est ainsi (C=3[H3O+]), on aura:

Ka=([H3O+][A-])/[HA]
=>[HA]=([H3O+][A-])/Ka
On a: ([H3O+][A-])/Ka + [A-]=C=3[H3O+]

[A-]([H3O+]+Ka)/Ka =3[H3O+]

[A-]=(3[H3O+]Ka)/([H3O+]+Ka)

On a donc

(3[H3O+]Ka)/([H3O+]+Ka)) + [OH-] = [H3O+]

[OH-]<<[H3O+]

Donc

(3[H3O+] Ka)/([H3O+]+Ka)=[H3O+]

3[H3O+]Ka=[H3O+]²+Ka[H3O+]
[H3O+]=2Ka PH=-log(2Ka)

Ka n'est pas donné et d'ailleurs on a demandé de la calculé.

C'est difficile de continuer.

Posté par
vanoisere : Calcul du PH de solution 31-08-22 à 14:00

Si on fait l'hypothèse : \left[H_{3}O^{+}\right]=\frac{c}{3} , on peut facilement obtenir pH et pKa.

pH=-\log\left(\frac{c}{3}\right)=-\log\left(\frac{10^{-3}}{3}\right)\approx3,5

Le bilan électrique, effectué en négligeant les ions hydroxyde puisque le milieu est nettement acide (pH<6,5) conduit à :

\left[AH^{-}\right]=\left[H_{3}O^{+}\right]=\frac{c}{3}

Le bilan de matière conduit à :

\left[AH\right]=c-\left[AH^{-}\right]=\frac{2c}{3}

D'où la valeur de Ka puis de pKa :

K_{a}=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right].\left[AH^{-}\right]}{\left[AH\right]}=\frac{\left(\frac{c}{3}\right)^{2}}{\left(\frac{2c}{3}\right)}\approx1,67.10^{-4}\quad;\quad pK_{a}=-\log\left(K_{a}\right)\approx3,8

PS : il pourrait s'agir de l'acide méthanoïque...

Posté par
fredisedegnonre : Calcul du PH de solution 31-08-22 à 18:50

Ok, je vois c'est bon.

Ce qui me paraît bizarre peut-être est que j'aurai retrouvé un soit disant corrigé qui semble incohérent

Soit:
(H+)=(3H+)=>

[3H+]=[H3O+]=3[A-]

3[A-]=[A-]+[OH-]
=> [OH-]=2[A-]
=>[A-]=Ke/(2[H3O+])

[H3O+]=(Ke/(2[H3O+]))+ Ke/[H3O+]

=> [H3O+]²=(3/2)×Ke
PH=-log(3Ke/2) = 6,9 avec Ke=10^(-14)

Calcul de K

K= ([A-][H3O+])/[AH]

[A-]=[H3O+]/3
[HA]=C

K=([H3O+]×([H3O+]/3))/C
=>K=[H3O+]²/3C

K=(1,22×10^(-1))²/(3×10^(-3))
K= 5,28×10^(-12)


Merci beaucoup

Posté par
vanoisere : Calcul du PH de solution 31-08-22 à 19:30

Je ne comprends pas le sens de ces notations :

Citation :
(H+)=(3H+)=>

[3H+]=[H3O+]=3[A-]

Je ne peux donc pas donner un avis... Les ions H+ n'existent pas en solution aqueuse. Certains auteurs utilisent pour alléger l'écriture la notation H+ pour l'ion oxonium H3O+ mais dans ce cas-la : [H+] aurait la même signification que [H3O+]....???

Posté par
fredisedegnonre : Calcul du PH de solution 31-08-22 à 23:11

Pourquoi pas? Et si on le dit ainsi?
[H+]=[H3O+]

Posté par
vanoisere : Calcul du PH de solution 01-09-22 à 11:24

L'écriture (H+)=(3H+) n'a pas de sens pour moi. On peut résoudre l'exercice en posant
[H3O+]=3[A-]
Cela signifierait que seulement le tiers des ions oxonium proviennent de la réaction de AH sur l'eau, les autres provenant de l'autoprotolyse de l'eau. AH est alors un acide très faible. Donc pH de peu inférieur à 7 et pKa compris entre 7 et 14.

Posté par
fredisedegnonre : Calcul du PH de solution 02-09-22 à 00:50

Considérons [H3O+]=[3[A-]

Bilan électrique
[H3O+]=[OH-]+[A-]
[OH-]<<[H3O+] car milieu acide
Donc [H3O+]=[A-]
Or [H3O+]=3[A-]
Alors 3[A-]=[A-]
=>[A-]=O
Et donc [H3O+]=O
PH est donc difficile à calculer
K=0 car [A-]=[H3O+]=0

Posté par
vanoisere : Calcul du PH de solution 02-09-22 à 14:02

Citation :
[OH-]<<[H3O+] car milieu acide

milieu acide : oui mais très peu acide ! Tu n'as pas bien compris mon précédent message : l'autoprotolyse de l'eau ne doit pas être négligée ici. Il faut tenir compte de la présence des ions hydroxyde.
Le corrigé que tu fournis dans ton message du 31-08-22 à 18:50 me semble logique à partir de l'égalité : [H3O+]=3[A-].
C'est ce qui précède que je ne comprends pas : (H+)=(3H+) ??????

Posté par
fredisedegnonre : Calcul du PH de solution 03-09-22 à 00:14

S'il en est ainsi comment comprendre [AH]=C si évidemment [OH-] ne peut être négligeable devant [H3O+]?

Ou doit-on négliger [A-] devant [AH]? ( Et si c'est le cas, pourquoi le faire? )

Posté par
vanoisere : Calcul du PH de solution 03-09-22 à 11:10

Effectivement, il y a une erreur sur [AH] dans le corrigé. Le reste est correct. Je pose : [H3O+]=3[A-]...

Bilan d'électroneutralité de la solution :

\left[H_{3}O^{+}\right]=[A^{-}]+\left[HO^{-}\right] \\ \\ \left[H_{3}O^{+}\right]=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right]}{3}+\frac{K_{e}}{\left[H_{3}O^{+}\right]} \\ \\ \left[H_{3}O^{+}\right]^{2}=\frac{3}{2}K_{e}\quad;\quad\left[H_{3}O^{+}\right]=\sqrt{\frac{3}{2}K_{e}} \\ \\ pH=\frac{1}{2}pK_{e}-\frac{1}{2}\log\left(\frac{3}{2}\right)\approx6,9  à 25°C

Bilan de matière :

\left[AH\right]=c-\left[A^{-}\right]=c-\frac{1}{3}\sqrt{\frac{3}{2}K_{e}}=c-\sqrt{\frac{K_{e}}{6}} \\ \\ K=\frac{\left[H_{3}O^{+}\right].\left[A^{-}\right]}{\left[AH\right]}=\frac{\frac{1}{3}\cdot\frac{3}{2}K_{e}}{c-\sqrt{\frac{K_{e}}{6}}}=\frac{K_{e}}{2\left(c-\sqrt{\frac{K_{e}}{6}}\right)}

A 25°C :

K=\frac{10^{-14}}{2\left(10^{-3}-\frac{10^{-7}}{\sqrt{6}}\right)}\approx5,00.10^{-12}\quad;\quad pK_{a}\approx11,30
Résultats conformes à mon message du 01-09-22 à 11:24.

Posté par
fredisedegnonre : Calcul du PH de solution 04-09-22 à 00:46

Merci bien


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