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problème de dosage

Posté par
Iazerty
03-02-09 à 18:45

Bonjour,
J'ai un problème sur une question de mon devoir de chimie, je vous explique la configuration:
On dose une solution de soude (Cb=20ml dans un bécher de concentration calculée à C1=0,12 mol/L) avec une solution d'acide éthanoïque de Ca= 0,10 mol/L.
La question est: pour quel volume d'acide éthanoïque versé a-t-on pH=4,8 (tout en sachant que le pKa du couple CH3COOH/CH3COO- = 4,8) ?
Alors voici mon cheminement:
-on a une première réaction entre l'acide et la soude pour donner des ions éthanoate et de l'eau. A l'équivalence (V=24mL) il n'y a plus de soude (après avoir calculé K on déduit que la réaction est totale). Le pH est donc toujours supérieur à 7 (que des espèces basiques présentes).
-c'est ici que j'ai des problèmes pour déterminer quand est-ce que le pH=4.8. On a vu dans le cours que  lorsque pH=PKa on a [CH3COOH]=[CH3COO-].
-Mais la soude déjà présente réagit avec l'eau pour redonner de l'acide non ? Alors comment faire pour calculer ce volume si la base se transforme en acide et si l'acide se transforme en base ?
-Si on suppose que les deux réactions "s'annulent" est-ce qu'on peut considérer cette réaction comme "classique" et cherche tout simplement le volume auquel correspond [CH3COOH]=[CH3COO-]... Avec cette méthode j'ai trouvé 54mL (30 mL après la première équivalence), possible ou pas ?
J'espère avoir été claire, je vous remercie d'avance !

Posté par
coriolan
re : problème de dosage 03-02-09 à 21:03

Lorsque l'équivalence est atteinte tous les OH- de la soude ont réagi avec l'acide.On a donc une solution d'éthanoate de sodium.
La qté de matière d'éthanoate formée est
n=0,10*24.10-3mol=2,4.10-3mol
Il n'y a plus de OH- (sauf ceux produits par l'autoprotolyse de l'eau,mais dont la concentration est négligeables par rapport à celle des autres ions.Les H+ produits par l'autoprotolysse de l'eau sont aussi ultaminoritaires)
Si on verse à nouveau 24mL d'acide ,on apporte 2,4.10-3mol d'acide.

Tout se passe comme si on avait la même qté de matière d'ions éthanoates et d'acide  ,dans un même volume .La concentration de l'acide et de la base conjuguée sont égales
pH=PKa

Posté par
Iazerty
re 03-02-09 à 21:16

merci pour ta réponse, c'est vrai que c'est très clair exprimé ainsi... Mais alors il n'y a pas de réactions de l'acide avec l'eau pour donner des ions éthanoates ? On suppose donc que ces ions une fois formés lors de la première réaction avec la soude restent en concentration constante lorsqu'on rajoute de l'acide ?

Posté par
122155
re : problème de dosage 03-02-09 à 22:43

salut:
la réaction qui se produit au moment du dosage est:
CH_3COOH+HO^------>     CH_3COO^-+H_2O
c_a.v_a               c_b.v_b                        0               0
c_a.v_a-x          c_b.v_b-x               x               x

on a  ph=pka    => [CH_3COOH]=[CH_3COO^-]
=> c_a.v_a-x=x => x=\frac{c_a.v_a}{2}.
d'autre part:
[H_3O^+]=10^{-ph} => [HO^-]=\frac{10^{-14}}{10^{-ph}}=10^{ph-14}=\frac{c_a.v_a-x}{v_a+v_b}.

=> 10^{ph-14}(v_a+v_b)=c_b.v_b-x.

=> x=c_b.v_b-10^{ph-14}(v_a+v_b)=\frac{c_a.v_a}{2}.

c_b.v_b-v_a.10^{ph-14}-v_b.10^{ph-14}=\frac{c_a.v_a}{2}.

v_b(c_b-10^{ph-14})=v_a(\frac{c_a}{2}+10^{ph-14}).

v_a=\frac{c_b(v_b-10^{ph-14})}{\frac{c_a}{2}+10^{ph-14}}=\frac{0,12(0,02-10^{-9,2})}{0,05+10^{-9,2}}=0,048L=48mL

Posté par
coriolan
re : problème de dosage 03-02-09 à 22:47

avant d'ajouter de l'acide,les ions éthanoates ont très faiblement réagi sur l'eau selon la réaction
CH3COO- +H2O  =CHCOOH + OH-   (R1)
Très faiblement signifie que la réaction est peu déplacée dans le sens 1 (gauche vers droite)
Si on ajoute de l'acide ,le milieu réagit de façon à s'opposer à l'augmentation de la concentration en acide.(C'est l'application d'une loi édictée par le chimiste Le Chatelier).Concrètement ,cela signifie que la réaction R1 se déplace  dans le sens 2 ( vers la gauche ),si bien que l'on peu considérer que la réaction des ions éthanoates sur l'eau est négligeable.C'est pourquoi on peut considérer que la quantité de matière en CH3COO- ne change pratiquement pas.
On peut faire un raisonnement identique avec les molécules d'acide introduites.
Elles pouurraient réagir sur l'eau selon la réaction
CH3COOH  + H2O  = CH3COO- + H3O+
mais ,ces molécules se retrouvent dans un milieu riche en CH3COO-,si bien que par application dela loi de Le chatelier la formation de nouveaux ions CH3COO- ne se fera presque pas.
On peut donc considérer que la quantité de matière de molécules de CH3COOH  ne sera quasiment pas modifiée lors du mélange.
Cela revient à négliger [OH-] devant [CH3COO-] et [H+ ]devant [CH3COOH],ce qui ne signifie pas que ces ions n'exitent pas .
lorsque [HCOO-]=[HCOOH],PH=PKa=4,8
donc [H3O+]=10-4,8 =1,6.10-5mol/L et [OH-]=10-9,2=6,3.10-10mol/L

[CH3COOH]=(0,1*24.10-3)/(20+24+24)10.-3=0,035mol/L
[CH3COO-]=(0,12*20.10-3)/(20+24+24).10-3=0,035 mol/L
on constate que ces concentrations sont nettement supérieures à [H3O+]et [OH-]

Posté par
coriolan
re : problème de dosage 03-02-09 à 22:49

bonjour 122155
j'espère que je n'ai pas écrit d'âneries..

Posté par
Iazerty
re 03-02-09 à 23:07

merci à vous deux, simplement, hum, vous avez deux réponses totalement différentes... mon premier raisonnement était similaire à celui de 122155, mais maintenant que tu m'as exposé le tien, coriolan, je pense aller plutôt dans ton sens.



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