TP : Détermination de la constante d'acidité d'un couple acide-base

TS : M.Boulant

Objectifs :Utiliser correctement un pH-mètre. (Etalonnage...)Savoir utiliser les relations travaillées en classe sur la notion de pH.Déterminer la constante d'acidité de trois couple acido-basiques.

Matériel et produits :Par paillasse :

1 burette sur support1 pH-mètre complet1 verre à pied1 agitateur magnétique complet1 pipette jaugée 25 mL1 propipette3 bécher 100 mL1 petit pot (sous la burette)Papier absorbant

Pour deux paillasses : solutions tampon 4 et 7 dans un bécher étiqueté

Sous la hotte :Acide éthanoïque à 0,1 mol.L-1 (3L pour l'aprem) + bécher de 400mLEthanoate de sodium à 0,1 mol.L-1 (3L pour l'aprem)+ bécher de 400mLAcide méthanoïque (formique) à 0,1 mol.L-1 (3L pour l'aprem)+ bécher de 400mLMéthanoate (formiate) de sodium à 0,1 mol.L-1 (3L pour l'aprem) + bécher de 400mLAmmoniac à 0,1 mol.L-1 (3L pour l'aprem)+ bécher de 400mLChlorure d’ammonium à 0,1 mol.L-1 (3L pour l'aprem)+ bécher de 400mL

Nom : Prénom: n°groupe:

TP : Détermination de la constante d'acidité d'un couple acide-base

Consignes de sécurité de base:Porter une blouse en coton, pas de nu-piedsPorter des lunettes, des gants (en fonction des espèces chimiques manipulées)Pas de lentilles de contactS’attacher les cheveuxEn cas de doute sur la manière de procéder en manipulant une espèce chimique, demander au professeur ou se reporter au ''Classeur du laboratoire''.

Commentaires : Compétence expérimentale:

Compte rendu: Bilan:

1)Principe de la manipulation :Le but de la manipulation est de mélanger des acides avec leurs bases conjuguées dans différentes proportions pour étudier la constante d'acidité de ces couples. Pour cela on utilise une mesure de pH.Les trois couples acide / base étudiés sont :

couple 1 : acide méthanoïque / ion méthanoatecouple 2 : acide éthanoïque / ion éthanoatecouple 3 : ion ammonium / ammoniac

Chaque binôme étudiera les couples (1,2 et 3)2)Détermination de la valeur du pKa du couple 1 :

2.1)Couple 1V1 est le volume de la solution contenant l’acide, V2 celui de la solution contenant la base conjuguée. Toutes les solutions ont même concentration C = 1,0.10-1 mol.L-1.

Le volume de 25 mL est à mesurer avec une pipette jaugée de 25 mL, les autres volumes seront versés à l’aide de la burette graduée. Placez le mélange sur l’agitateur magnétique, mettez-le en marche, puis mesurez le pH après avoir arrêté l’agitation.Les mélanges à effectuer sont notés dans les tableaux suivants.

pH mélange5 25 4,3 5 0,7 3,608 25 4,11 3,13 0,49 3,62

12,5 25 3,91 2 0,3 3,6120 25 3,71 1,25 0,1 3,6125 25 3,61 1 0 3,6125 5 2,93 0,2 -0,7 3,6325 8 3,1 0,32 -0,49 3,5925 12,5 3,28 0,5 -0,3 3,5825 20 3,48 0,8 -0,1 3,58

V1 (mL) V2 (mL) V2 / V1 log(V2 / V1) pH - log(V2 / V1)

2.2)Couple 2

2.3)Couple 3V1 (mL) V2 (mL) pH mélange V2 / V1 log(V2 / V1) pH - log(V2 / V1)

5,0 258,0 2512,5 2520 2525 25

25 5,025 8,025 12,525 20

3)QuestionsAu cours de cette séance, nous avons créé artificiellement des états d’équilibre en mélangeant des quantités variables de AHaq et de A-

aq. Les réactions de ces deux espèces sur l’eau sont très limitées, nous considérerons qu’elles ne modifient pas sensiblement les concentrations de ces deux espèces. De plus, la réaction entre AHaq et A-

aq ne modifie pas non plus ces concentrations. Nous aurons donc [AH]f = [AH]i et [A-]f = [A-]i.1)Pour chaque couple étudié, exprimer la concentration de l'espèce acide et de la base en fonction de C, V1 et V2.

[AH]i=C x V1V1V2 [A-]i=

C x V2V1V2

2)Quelle relation y a-t-il entre V2 / V1 et [A-]f / [AH]f ?[A-]i

─────=C x V2V1V2 x

V1V2C x V1 =

V2V1

[AH]i3)Quelle relation existe-t-il entre le pH de la solution, le pKa du couple acide base et [A-]f / [AH]f ? (indication : Exprimez KA en fonction des concentrations des espèces en solution. Prenez le logarithme décimal des deux termes et définissez le pKA sachant que l’on note pKA l’opposé de log KA.)

pH = pKA + log([A-]f / [AH]f) 4)A quoi correspond la situation pH = pKA ?7)Ecrivez l’équation de la réaction entre chaque acide et l'eau.3)Les domaines de prédominance des espèces acido-basiquesUne espèce A est dite prédominante devant une espèce B dès que [A] > [B].Sur des axes gradués en unités de pH, placez les zones de prédominance des espèces étudiées au cours de cette séance. (Vous tracerez un axe par couple)

pH mélange5 25 5,21 5 0,7 4,518 25 5 3,13 0,49 4,51

12,5 25 4,8 2 0,3 4,5020 25 4,6 1,25 0,1 4,5025 25 4,5 1 0 4,5025 5 3,8 0,2 -0,7 4,5025 8 4 0,32 -0,49 4,4925 12,5 4,19 0,5 -0,3 4,4925 20 4,39 0,8 -0,1 4,49

V1 (mL) V2 (mL) V2 / V1 log(V2 / V1) pH - log(V2 / V1)