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La limitation des réactions chimiques

Par Mathieu le 22/11/2010 Ressources > Physique-Chimie > Terminale S > Une Transformation Chimique Est-Elle Toujours Totale ?

I : INTRODUCTION AU pH ET RAPPELS SUR LES ACIDES ET LES ACIDES ET LES BASES

1 : ACIDES ET BASES.

Une réaction acido-basique est l’échange d’un proton H+ hydraté. Un acide est une espèce capable de céder un proton H+.

EXEMPLE 1 : Acide éthanoïque ou acide acétique ( CH3COOH ).

Quand un acide perd son H+, il donne une base conjuguée :

CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+

( acide ) – ( base )

Les couples acide-base de la réaction sont : CH3COOH / CH3COO- et H3O+ / H2O.

EXEMPLE 2 : Acide méthanoïque ( HCOOH ).

HCOOH + H2O = HCOO- + H3O+

( acide ) – ( base )

Les couples acide-base de la réaction sont : HCOOH / HCOO- et H3O+ / H2O.

2 : DÉFINITION DU pH.

Le pH est la mesure du taux d’acidité d’une solution en fonction de la concentration de [ H3O+ ].

pH = -log[H3O+]

[H3O+] = 10-pH

EXEMPLE 1 : Si [H3O+] = 5,5 x 10-2 mol.L-1 alors pH = 1,26.

EXEMPLE 2 : Si pH = 2,82 alors [H3O+] = 1,51 x 10-3 mol.L-1.

Pour mesure le pH d’une solution, on peut avoir recours à différents procédés : on peut utiliser des indicateurs colorés ( peu précis ), on peut réaliser une mesure approximative à l’aide de papier pH, on peut utiliser un pH-mètre qui permet d’effectuer une mesure précise à deux chiffres.

II : AVANCEMENT FINAL : XF

1 : ÉTAT D’ÉQUILIBRE. ( voir TP effectué en cours )

[ CH3COOH ]

10-4

10-3

10-2

pH mesuré

4,3

3,9

3,4

[ H3O+ ]

5,01 . 10-5

1,26 . 10-4

3,98 . 10-4

CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+

[ H3O+ ] < [ CH3COOH ]

( La réaction n’est donc pas totale, il demeure une compétition entre ces deux réactions… )

RÉACTION 1 : CH3COOH + H2O → CH3COO- + H3O+

RÉACTION 2 : CH3COO- + H3O+ → CH3COOH + H2O

Ces deux réactions opposées se font de manière spontanée : cela signifie que la réaction s’effectue dans les deux sens et tend vers un état d’équilibre dynamique où elles se compensent. À l’équilibre, les concentrations n’évolue plus. De ce fait, on écrit :

CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+

État

Avancement

CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+

T=0

x = 0

N0CH3COOH

= 10-4 mol

Solvant

0

0

Téquilibre= TF.

x = xf

n0 – xf

= 10-4 – 5.10-5 = 5.10-5

Solvant

xf

= 5 . 10-5 mol

xf

= 5 . 10-5 mol

Pour [ CH3COOH ] = 10-4 mol.L-1 et Vs = 1 Litre.

n0CH3COOH = C x V = 10-4 mol

D’après le tableau ( pas celui d’avancement ), on sait que :

xf = nH3O+ = [ H3O+] x Vs = 5 . 10-5 mol

On a donc fabriqué 5 . 10-5 mol de H3O+

2 : LE TAUX D’AVANCEMENT.

Τ = xf / xmax

En reprenant la situation précédente on trouve :

τ = 5 . 10-5 / 1 . 10-4 = 0,5

( En pourcentage : τ = 50% )

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