Niveau : Tle D OG 6 : ANALYSER LES PHENOMENES QUI ONT LIEU AU COURS DE REACTIONS ACIDE-BASE.

TITRE : ACIDE FAIBLE BASE FAIBLE Dure : 3 H 30

Objectif spcifique :

OS 4 : Dfinir un acide faible et une base faible partir des solutions aqueuses dacide thanoque et dthanoate de sodium.

Moyens : Vocabulaire spcifique : Documentation : Livres de Chimie AREX Terminale C et D, Eurin-gi Terminale D. Guide pdagogique et Programme Amorce : Plan du cours :

I) Acide faible 1 Etude de la solution dacide thanoque

1.1 Etude quantitative 1.2 Coefficient ou facteur dionisation

(ou de dissociation) 1.3 Equation-bilan de la raction entre

lacide thanoque et leau 2 Dfinition dun acide faible

II) Base faible

1 Etude de la solution aqueuse dthanoate de sodium

1.1 Etude quantitative 1.2 Equation-bilan de la raction entre

lion thanoate et leau 2 Dfinition dune base faible

III) Notion dquilibre chimique 1 Raction entres les ions CH3COO et

les ions H3O+ 2 Dfinition de lquilibre chimique

I) Acide faible 1 Etude de la solution dacide thanoque

Lacide thanoque ou acide actique de formule CH3COOH est un liquide incolore possdant une odeur piquante caractristique. Il est miscible leau en toutes proportions ; sa dissolution y est faiblement exothermique.

1.1 Etude quantitative La mesure du pH 25C dune solution S1 dacide thanoque de concentration Ca = 10-2 mol.L-1 donne la valeur pH = 3,4. Ralisons ltude quantitative de la solution.

Inventaire des espces chimiques prsentes dans la solution Les espces chimiques prsentent dans la solution S1 sont : Ions : 3 3H O , OH , CH COO

; molcules : 2 3 restantH O, CH COOH .

Exploitation des valeurs de pH et de Ke pH 3,4 4 13 3pH 3,4 H O 10 H O 10 3,98. 10 mol.L

.

14 14

11 14

3

10 10OH soit OH 2,51. 10 mol.L3,98. 10H O

.

8 43

3

OH6,31. 10 10 ; Les ions OH sont ultra-minoritaires devant les H O .

H O

Electroneutralit de la solution

3 3H O OH CH COO

Activits questions

Activits rponses

Observations ACIDE FAIBLE BASE FAIBLE

4 13 3OH H O donc CHCOO H O 3,98. 10 mol.L .

Conservation de la matire

a 3 3 restantC CH COO CH COOH

2 4 3 13 a 3restantCH COOH C CH COO 10 3,98. 10 9,60. 10 mol.L .

3 2

3 restant

CH COO4,15. 10 ; on a la classification suivante :

CH COOH

3 33 restant

espce ultra-minoritaire : OH ;espces minoritaires : H O et CH COO ;espce majoritaire : CH COOH .

1.2 Coefficient ou facteur dionisation (ou de dissociation)

Le coefficient de dissociation est le rapport du nombre de molcules ionises (ou dissocies) au nombre total de molcules apportes :

3 3

3 a

CH COO CH COO

CH COOH C

.

Pour notre exemple : 4

22

3,98. 10 3,98. 10 0,0398 3,98 %

10

Sur 100 molcules dacide thanoque introduites dans la solution seulement 4 molcules se dissocient. La dissociation ou lionisation de lacide thanoque dans leau est donc partielle (limite) : lacide thanoque est un acide faible. Remarque : Le facteur dionisation augmente avec la dilution.

1.3 Equation-bilan de la raction entre lacide thanoque et leau La dissociation de lacide thanoque dans leau donne lieu un quilibre chimique traduit par lquation-bilan suivante :

3 2 3 3CH COOH H O CH COO H O

2 Dfinition dun acide faible

Un acide est dit faible en solution aqueuse si sa raction avec leau nest pas totale.

Exemples : Acide mthanoque, acide chlorothanoque, acide benzoque, ion ammonium, ion mthylammonium, ion thylammonium.

II) Base faible 1 Etude de la solution aqueuse dthanoate de sodium

Lthanoate de sodium ou actate de sodium (CH3COONa) est un solide ionique de couleur blanche. Il se dissout facilement dans leau au cours dune raction chimique totale dquation-bilan :

Cette dissolution est une raction chimique trs exothermique. Dans la solution aqueuse, les ions 3CH COO

forms ragissent avec des molcules deau pour donner des molcules dacide thanoque ( 3CH COOH ).

1.1 Etude quantitative Le pH dune solution aqueuse S2 dthanoate de sodium de concentration Cb = 10-2 mol.L-1 a pour valeur 8,4 25 C. Etudions quantitativement la solution S2.

3 32(H O)CH COONa CH COO Na

Inventaire des espces chimiques prsentes dans la solution Les espces chimiques prsentent dans la solution S2 sont : Ions : 3 3H O , OH , Na , CH COO

molcules : 2 3H O, CH COOH .

Exploitation des valeurs de pH et de Ke pH 8,4 9 13 3pH 8,4 H O 10 H O 10 3,98. 10 mol.L

.

14 14

6 112

3

10 10OH soit OH 2,51. 10 mol.L3,98. 10H O

.

3 3 2

3

H O 1,58. 10 < 10 OH majoritaire devant H O

OH

Electroneutralit de la solution

3 3H O Na OH CH COO

3 3H O OH donc CH COO Na OH

2bNa C 10 mol/L

2 6 3 1 2 13 2 CH CO 10 2,51. 10 9,997. 10 mol.L 10 mol.L .

Conservation de la matire

b 3 3C CH COO CH COOH 3 b 3CH COOH C CH COO 3or CH COO Na OH

3 bCH COOH C ( Na OH ) 6 13CH COOH OH 2,51. 10 mol.L .

Coefficient de dissociation

3 3b3

CH COOH CH COOH

CCH COO

.

Pour notre exemple : 6

52

2,51. 10 25,1. 10

10

Sur 100.000 ions thanoates introduits dans la solution seulement 25 ions ont ragi avec leau. La raction entre lion thanoate et leau est donc partielle (limite) : lion thanoate est une base faible.

1.2 Equation-bilan de la raction entre lion thanoate et leau La raction entre lion thanoate et leau est une raction limit traduite par lquation-bilan suivante :

3 2 3CH COO H O CH COOH OH

2 Dfinition dune base faible

Une base est dite faible en solution aqueuse si sa raction avec leau nest pas totale.

Exemples : Ammoniac, mthylamine, ion carbonate ( 23CO

), ion mthanoate, ion propanoate, ion hypochlorite (ClO ).

III) Notion dquilibre chimique 1 Raction entre les ions CH3COO et les ions H3O+

La mesure du pH dun mlange dune solution dthanoate de sodium (CH3COONa) et dune solution dacide chlorhydrique (HCl) permet de mettre en vidence la raction entre les ions thanoate et les ions hydronium selon lquation :

Cette raction est linverse de la raction dionisation de lacide thanoque : En solution aqueuse, les ractions 1 et 2 se produisent simultanment et se limitent mutuellement : elles conduisent donc un tat dquilibre chimique selon le bilan ci-aprs :

2 Dfinition de lquilibre chimique Un quilibre chimique est la limite commune deux ractions inverses qui se limitent mutuellement. Cest un quilibre dynamique : chacune des deux ractions continue se produire mais la mme vitesse. Cet quilibre a lieu quelques soient les autres espces chimiques prsentes dans la solution.

3 2 3 3CH COOH H O CH COO H O .

3 3 3 2CH COO H O CH COOH H O 1

3 2 3 3CH COOH H O CH COO H O 2