Bonjour,
je suis en première année dans un IUT chimie. Je dois préparer un exercice concernant la préparation de solutions tampon. Il y a plusieurs questions à répondre, j'ai répondu presque à tout, mais je bloque à deux d'entre elles.
Voici l'énoncé:
Le tampon pH=7 est un mélange tampon aux phosphates qui peut être obtenu de deux façons. L'une de ces méthodes consiste à mélanger deux sels, un de hydrogénocarbonate et un autre de monohydrogénophosphate.
H3PO4 + H2O --> H2PO4- + H3O+ (ion dihydrogénophosphate) pka1=2.1
H2PO4- + H2O --> HPO42- + H3O+ (ion hydrogénophosphate) pka2=6.88
HPO42- + H2O --> PO43- + H3O+ (ion phosphate) pka3=12,6
1)Calculer dans quelle proportion le mélange doit être réalisé
2)Avec une concentration en dihydrogénophosphate égale à 0,040mol.L-1, quelle sera la concentration de la base conjuguée?
3)Disposant de NaH2PO4-H20 et de K2HPO4, déterminer les masses de ces sels à dissoudre pour obtenir 100 mL de tampon à pH=7
4)....
5)...
Je n'ai donc pas réussi à répondre à la question 1 et 3.
Pour la question 2 j'ai trouvé 5.3E-2 mol.L-1
Concernant la question 1, j'ai pensé utiliser pH=pKa+log([base]/[acide]) mais je ne sais pas quoi en faire...
Merci de votre aide
Tu rectifies ton énoncé ... on mélange dihydrogénophosphate ( et non carbonate ! ) et monohydrogénophosphate.
Lorsqu'on a un mélange acide+base conjugués ( ce qui est la cas ) on a pH = pKa+ log(base)/(acide) . Ici tu vois que tu vas utiliser Ka2 . Tu vas donc trouver le rapport (base)/(acide) donc les proportions du mélange.
Tu réponds alors à la question 2 puis les quantités en mol ( donc en g ) à mettre pour 100 mL de solution
Merci, vos indications m'ont permis de m'aider à répondre à ces questions.
Par ailleurs, nous avons dosé de l'acide acétique par la soude lors d'une manipulation précédente
On nous demande d'écrire la relation du pH=f(Vb) avant l'équivalence (intervalle 0 < Vb < Véquivalence).
J'ai donc écrit les équations d'électroneutralité
[CH3COO-]+[OH-]=[Na+]+[H+] Nous sommes en milieu acide (avant l'équivalence le milieu est acide donc on néglige les ions OH-)
[CH3COO-]=[Na+]+[H+]
Puis j'ai dit que [CH3COO-]=[CH3COOH]
Donc [CH3COO-]=[CaVa]/[Va+Vb]
Puis [Na+]=[NaOH]
Donc[Na+]=[CbVb]/[Va+Vb]
J'ai remplacé ces données dans la formule:
pH=pKa+log([CH3COO-]/[CH3COOH])
pH=pKa+log( ([Na+]+[H+]) / ([CH3COOH]) )
En remplaçant par les formules ci-dessus, je trouve:
pH=pKa+log ( (CbVb+CaVa)/(CaVa) )
Je dois avoir une erreur quelque part car après, ils nous demandent de dériver deux fois (avec Vb comme variable (d^2pH)/(dVb^2) ). Ce qui parait impossible avec cette formule
- L'expression que tu donnes est fausse : je ne vois pas pourquoi tu écris (CH3COOH) = CH3COO-) . C'est la somme (CH3COOH)+(CH3COO-) qui vaut CaVa/(Va+Vb car ce que l'on a mis comme acide acétique au départ se retrouve sous forme CH3COOH restant et CH3COO- formé .
- tu vas refaire tes calculs en tenant compte de la remarque précédente mais tu me sembles prendre un chemin bien compliqué . Il y a plus simple : la réaction entre cH3COOH mis au départ et la soude ajoutée est CH3COOH + OH- -> CH3COO- + H2O . Cette réaction est quasi totale et il est facile , alors de calculer combien il y a de CH3COO- et combien il reste de CH3COOH sachant que les OH- sont quasiment tous disparus
- tu vas trouver pH = pKa + log ((CbVb/(CaVa-CbVb))
- tu peux calculer la dérivée ( puis la dérivée seconde) de cette expression avec la seule variable Vb ( Ca, Cb, Va sont des constantes) . Je te rappelle que Lnu = 2,3 logu et que la dérivée de Lnu est u'/u
Merci beaucoup, j'ai donc trouvé la dérivée première et la dérivée seconde.
Mais à quoi cela sert-il de dériver deux fois? Apparemment, si j'ai bien compris, il s'agirait d'une autre méthode pour trouver les coordonnées du point équivalent.
Mais je ne vois pas comment les trouver avec la formule de la dérivée seconde...
la formule donnée est valable pour le "plus gros" de la courbe de titrage ( Vb allant de 0 à Veq mais pas pour Veq) donc la dérivée de cette partie de courbe ne présente pas grand intérêt à mon avis
Ce que l'on utilise pour déterminer le point équivalent de la courbe expérimentale ( j'insiste sur la courbe expérimentale avant et après l'équivalence) est
1) la méthode des tangentes ( que tu as deja sans doute utilisée)
é) ou , avec un logiciel adéquat, après avoir tracé la courbe expérimentale avant et après l'équivalence, on trace la dérivée qui présente un maximum au moment de l'équivalence et donc la dérivée seconde qui s'annule à l'équivalence; J'insiste , il faut un tracé avec beaucoup de point et à priori un logiciel qui lisse la courbe et trace les courbes dérivées.
D'accord
Mais je ne comprends pas ce que vous avez dit ici "la dérivée de cette partie de courbe ne présente pas grand intérêt à mon avis"
car, dans l'énoncé, on nous demande de montrer, à partir de la dérivée seconde (qui dépend donc de l'intervalle avant l'équivalence) que la courbe pH=f(Vb) passe par un point d'inflexion dont on doit donner les coordonnées.
Oui mais ce point d'inflexion n'est pas le point équivalent ... tu dois le trouver pour Veq/2 ...
C'est toi qui a parlé de point équivalent et là je te dis que cette dérivée sur cette partie de courbe seulement ne sert pas à déterminer les coordonnées du point équivalent .
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