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Comment fonctionnent les réactions chimiques selon les milieux ?

Par Clément M le 26/02/2009 Ressources > Physique-Chimie > Terminale S > La Transformation Totale et Partielle

Le pH d’une solution aqueuse

Le pH

Le pH permet de mesurer le taux d’acidité ou de basicité d’une solution.

basique : 7 < pH ≤ 14

acide : 0≤ pH < 7

neutralité : pH = 7

Le pH d’une solution est li directement à la concentration en ions oxonium H3O+ par la formule :

pH = – log [H3O+]

log est la fonction réciproque de 10x.

[H3O+] = 10-pH.

Mesure de pH

¤ papier pH (à une unité près)

¤ pHmètre (à 0.1 unité près)

Les réactions acido-basiques

Acide et base selon Brönsted

Un acide est une espèce chimique capable de céder un proton H+.

AH -> A- + H+

Une base est une espèce chimique capable de capter un proton H+.

B- + H+ -> BH

A chaque acide est associé une base qui est dite base conjuguée (réciproquement). Les deux forment un couple Acide/Base.

Couple AH/A-

Couple BH+/B

Réactions acido-basiques

Elle a lieu entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple.

 

Couple AH/A-

Couple BH+/B

AH +B = BH+ +A-

Il y a un transfert d’un proton H+ entre l’acide d’un couple et la base d’un autre couple.

Réactions totales et partielles

Avancement final d’une réaction.

Avancement final est un avancement qui est réellement observé, atteint.

Avancement maximal est l’avancement atteint lorsqu’un réactif est entièrement consommé. (avancement théorique observable).

Réaction du chlorure d’hydrogène sur l’eau.

On prépare V = 100mL d’une solution d’acide chlorhydrique de concentration c = 1.0*10-2 mol/L par dissolution du chlorure d’hydrogène HCl dans l’eau, on mesure le pH de la solution qui est de 2.0.

CV-xmax = 0

xmax=CV = 1.0*10-2 * 0.1 = 1.0*10-3 mol

pH = 2.0

[H3O+] = 1.0*10-2 mol/L

η[H3O+] = [H3O+]V = 1.0*10-2*0.1 = 1.0*10-3 mol

η[H3O+] = xf = 1.0*10-3 mol

xf = xmax

L’avancement observé xf est égal à l’avancement maximal observable.

Réaction de l’acide acétique avec l’eau.

 

On prépare une solution d’acide acétique c = 1.0*10-2 mol/L. On en prépare 100mL et on mesure un pH de 3.4.

 

CV-xmax = 0

xmax=CV = 1.0*10-2 * 0.1 = 1.0*10-3 mol

η[H3O+] = [H3O+]V = 10-3.4 *0.1

= 4.0*10-4 * 10-1 = 4.0*10-5 mol = xf

L’avancement final observé est différent de l’avancement final observable.

xf différent de xmax donc la réaction de l’acide avec l’eau est une réaction partielle : toutes les molécules introduites n’ont pas réagi avec l’eau.

Dans l’acide acétique, CH3COOH, CH3COO-, H3O+ , H2O coexistent et forment un équilibre chimique.

Dans un équilibre chimique, quand il est atteint, il y a deux réactions inverses qui se produisent simultanément à la même vitesse.

Taux d’avancement τ

τ = xf / xmax

¤ τ ≤ 1 => si τ = 1  xf=xmax => réaction totale

¤ τ < 1 , xf  ≠ xmax => réaction partielle => équilibre chimique.

 

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