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solution tampon
Bonjour,
Comment obtenir une solution tampon de pH 9 à partir d'acide nitrique de C=0,1 mol/L et d'une solution d'ammoniaque de même concentration. (pKa NH4+/NH3=9,2).
Je ne comprends pas vraiment ce qui est attendu, une proportion de volume entre l'acide nitrique et l'ammoniaque ?
Tout d'abord, je sais qu'une solution tampon est une solution s'opposant aux variations de pH si on ajoute un acide, une base ou si elle est diluée. Elle maintient donc approximativement le pH stable.
Les 2 demi-équations dans l'eau:
HNO3 + H20 <--> NO3- + H3O+
NH4++ H2O <--> NH3 + H3O+
Ka=[NH3].[H3O+]/[NH4+]
Notons "y" la concentration de [H3O+] provenant de l'acide nitrique.
NH4++ H2O <--> NH3 + H3O+
| NH4 | H2O | <---> | H3O[sup]+ | NH3 |
| 0,1 | / | y | 0 | |
| 0,1-x | / | y+x | x |
Et 9=-log(x+y)
Bonsoir
Tu as deux façons (au moins) d'obtenir une solution tampon :
1 : Partir d'une base faible et ajouter un acide fort jusqu'à la demie équivalence environ
2 partir d'un acide faible et ajouter une base forte jusqu'à la demie équivalence environ
3 mélanger un acide faible et sa base conjuguée en quantités voisines.
A la demie équivalence, il y a autant de NH3 et de NH4+ donc pH=pKa
Je veux pH=pKa-0,2 ; log([NH3]/[NH4+])=-0,2; [NH3]/[NH4+]=10-0,2
Je ne vois pas vraiment quoi faire
L'acide nitrique est un acide fort. Il s'agit ici de la méthode n°1 de mon message précédent. Avant l'équivalence tu as une réaction quasi totale d'équation :
NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O
Je te laisse remplir un tableau d'avancement et conclure.
Ou bien, à l'équilibre, Ka=[NH3][H3O+]/[NH4+]; 10-9,2=x*10-9/(0,1-x) donc l'avancement x est de x=(0,1*10-9,2)/(10-9+10-9,2)=3,87*10-2 mol
Il faut marquer NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O et pas NH4+ +H2O=NH3 + H3O+ parce que l'énoncé dit une solution d'ammoniaque et pas d'ammonium ?
| NH3 | H30+ | = | NH4+ | H20 |
| 0,1 | lim inf 0,1 | 0 | / | |
| 0,1-x | 0,1-x=10-9 | x | / |
Du coup, le Ka je dois le marquer dans le sens "normal" ou "inverse" ? Ka=NH4+/ NH3 H3O+ ou Ka= NH3 H3O+/NH4+ ?
Tu pars de concentrations égales à 0,1mol/L pour arriver à une quantité x en mole... Il faudrait expliquer...
En mettant l'indice b pour la solution d'ammoniac et l'indice a pour la solution d'acide fort, avant l'équivalence, les quantités à l'équilibre sont :
ammoniac : cbvb-cava
ions ammonium : cava
Sachant que pour une même solution, le rapport des concentrations est égal au rapport des quantités :
L'énoncé ne semble pas très précis ; tu peux par exemple déterminer le volume va d'acide nitrique à ajouter à un volume vb=100mL de solution d'ammoniac...
Parfois, dans ce genre d'exercice, on demande les valeurs de va et vb pour obtenir un volume total donné de solution tampon, par exemple un litre...
A vrai dire, j'ai du mal à déterminer les équations et les ions spectateurs
L'acide nitrique dans l'eau: HNO3 + H20 = NO3- + H30+
L'ammoniaque dans l'eau: NH3 + H20 = NH4+ + OH-
Equation bilan: HNO3 + H20 + NH4 + OH- = NO3- + H3O+ +NH3 +H20
Et à partir de la pour arriver à NH3 + H3O+ = NH4+ + H2O ?
NH3 H30+ = NH4+ H20
0,1 lim inf 0,1 0 /
0,1-x 0,1-x=10-9 x /
Ka=[NH3].[H30+]/[NH4+]
10-9,2=(0,1-x)(10-9)/(x); x=(0,1*10-9)/(10-9,2+10-9)=0,061 mol/L
Pour 1L d'ammoniac il faut 0.061 L d'acide nitrique pour avoir une solution tampon.
La solution tampon correspond à un mélange au voisinage de la demie équivalence. Puisque ca=cb, cela correspond à un volume de solution d'acide fort voisin de la moitié du volume initial de solution de base faible...
| espèces chimiques | NH3(aq) | H3O+(aq) | NH4(aq)+ | H2O |
| Quantités introduites | Cb.Vb | Ca.Va | 0 | Excès |
| Quantités à l'équilibre | Cb.Vb-Ca.Va |  | Ca.Va | Excès |
Cela conduit, puisque Ca=Cb à :
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