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Ph CH3NH3CL

Posté par
pull
01-11-17 à 19:47

bonsoir voici le sujet de mon exercice:
calculer le ph d'une solution de CH3NH3CL de concentration 10^-2 mol/L
donnée: Ka (CH3NH3^+/CH3NH2)=10^-10,7

ici, on remarque bien que les ions cl sont des ions spectateur donc ils n'apparaissent pas dans l'équation de la réaction
on note l'équation: CH3NH3^+ +H2O (double fléche) CH3NH2+H30^+
on applique les hypothèse 1 et 2:
hypothèse 1: les h30+apportés par l'eau sont négligeable devant ceux apportés par l'acide
hypothèse 2: l'acide est faible donc le coefficient de dissociation est<0.1

on a ka= alpha^2 donc alpha= racine de ka/c et on constate que alpha<0.1 donc hypothèse 2 validée. h30+= racine de ka*c<10^-7 donc hypothèse 1 rejetée.
donc en se référant au tableau d'avancement, on note h30+=c*alpha+10^-7 en appliquant -log au résultat et on trouve un ph de 6.26

mon raisonnement et mon résultats sont-ils justes? si j'ai fait des erreurs indiquez les moi et si vous avez des méthodes à me suggérer je suis prenant.

merci d'avance

Posté par
vanoise
re : Ph CH3NH3CL 01-11-17 à 20:02

Bonsoir
Supposer l'acide très peu dissocié est valide si le pH est inférieur à (pKa-1) :
pH<9,7
L'autoprotolyse de l'eau est négligeable si le pH n'est pas trop près de la valeur 7. Si on tolère une erreur sur le pH ne dépassant pas 0,1 unité, cela conduit à négliger l'autoprotolyse de l'eau en milieu acide pour pH<6,5.
Si ces deux hypothèses sont vérifiées, le raisonnement conduit à :
pH=\frac{1}{2}\left[pK_{a}-\log\left(c\right)\right]\approx6,3
Nous sommes presque à la limite pour négliger l'autoprotolyse... A toi de voir s'il faut en tenir compte mais le raisonnement ne conduit pas à ajouter 10-7mol/L : il faut écrire la relation d'électroneutralité de la solution et utiliser la valeur de Ke=10-14...

Posté par
pull
re : Ph CH3NH3CL 01-11-17 à 20:20

au  fait en supposant que l'acide apportait plus de h30+ que l'eau et que l'acide est faible j'ai d'abord déterminer le coefficient de dissociation et trouvé un coefficient de dissociation égale à 0.000045<0.1 ce qui m'a permis de valider l'hypothèse selon laquelle l'acide est faible de ce fait j'ai déterminé une concentration en h30+=4,46*10^-7 donc inférieur à 10^-7 ce qui a fait que j'ai donc rejeté le fait que les h30+ apportés par l'eau étaient négligéable. j'ai donc déduit que h30+=C*coeff de dissociation +10^-7

mais je ne sais pas si je ne me suis pas trompé encore une fois

Posté par
vanoise
re : Ph CH3NH3CL 01-11-17 à 21:03

Si dans l'eau pure, \left[H_{3}O^{+}\right]=\left[HO^{-}\right]=10^{-7}mol/L , dans une solution acide ou basique, ces deux concentrations varient de sorte d'avoir toujours : \left[H_{3}O^{+}\right]\cdot\left[HO^{-}\right]=10^{-14} : ici, la concentration en ions hydroxyde ne vaut pas nécessairement 10^{-7}mol/L... Raisonnement possible en notant h=\left[H_{3}O^{+}\right] :

électroneutralité :

 \\ \left[CH3NH3^{+}\right]+h=\left[Cl^{-}\right]+\left[HO^{-}\right]

conservation de l'élément carbone :

\left[CH3NH3^{+}\right]+\left[CH3NH2\right]=c

L'ion chlorure est spectateur : \left[Cl^{-}\right]=c

\left[CH3NH2\right]+h=\frac{Ke}{h}

Ka=\frac{\left[CH3NH2\right].h}{\left[CH3NH3^{+}\right]}\approx\frac{\left[CH3NH2\right].h}{c} (je conserve l'hypothèse d'un acide peu dissocié)

D'où l'équation vérifiée par h :

h-\frac{K_a.c}{h}\approx\frac{Ke}{h}

En négligeant \frac{Ke}{h} on obtient le résultat que je t'ai donné. En le conservant, on obtient une équation du second degré. Je te laisse terminer et conclure.

Posté par
vanoise
re : Ph CH3NH3CL 01-11-17 à 21:52

Faute de signe que je rectifie :
-\left[CH3NH2\right]+h=\frac{Ke}{h}
heureusement, il ne s'agit que d'une étourderie de retranscription sous Tex car les lignes suivantes tiennent bien compte de ce signe "-" !

Posté par
pull
re : Ph CH3NH3CL 02-11-17 à 14:36

bonjour, en m'aidant de l'echelle des ka on remarque que CH3NH3Cl est un acide très faible ce qui signifie que sa concentration en ion H3O+ est très faible et l'on sait que plus la concentration en ion H30+ est faible plus le ph est élevé donc logiquement je dois trouver un ph assez proche de 7. donc normalement le ph de 6,26 que j'ai trouvé n'est pas si affolant que ça mais certains disent que le ph de CH3NH3CL  doit être de 5.78. je pense que mon erreur est du au fait que comme les ions h30+ apportés par l'acide sont inférieur à ceux apportés par l'eau, alors concentration de h30+=c*alpha +epsilon avec epsilon = 10^-7 au plus et c'est ce qui me pose problèmes. Pouvez-vous me suggérer des pistes de reflexion afin de mieu comprendre ma/mes erreur(s)

merci d'avance

Posté par
vanoise
re : Ph CH3NH3CL 02-11-17 à 17:46

Citation :
mais certains disent que le ph de CH3NH3CL  doit être de 5.78

Mais cela est faux !
Le raisonnement rigoureux a été fait dans mon message du 01-11-17 à 21:03. On obtient :
h^{2}=K_{a}.c+Ke

Ce qui conduit à :

pH=\frac{1}{2}\log\left(K_{a}.c+Ke\right)=\frac{1}{2}\log\left(10^{-12,7}+10^{-14}\right)\approx6,34

En négligeant l'autoprotolyse de l'eau, on obtient :

pH=\frac{1}{2}\log\left(K_{a}.c\right)=\frac{1}{2}\log\left(10^{-12,7}\right)\approx6,35

Comme déjà expliqué, négliger l'autoprotolyse de l'eau est ici possible. L'erreur théorique introduite en négligeant l'autoprotolyse de l'eau est tout à fait négligeable devant l'incertitude de mesure du pH...
Mais si tes copains disent le contraire ..........



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