Transo chimique limitée

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B La transformation d’un système chimique est-elle toujours totale ? 9

1 Une transformation chimique n’est pas toujours totale ... 9
1.1 Introduction du pH et de sa mesure 9
Acides et bases 9
Couple acide / base 9
Définition du pH 9
1.2 Avancement final 9
Etat d’équilibre 9
Taux d'avancement final 10
Interprétation à l’échelle microscopiquede l’état d’équilibre 10
2 Etat d’équilibre d’un système 11
2.1 Quotient de réaction 11
Généralisation aux réactions hétérogènes et cas du solvant 11
2.2 Quotient de réaction dans l’état d’équilibre 11
Taux d’avancement final 12
3 Transformations associées à des réactions acido-basiques en solution aqueuse 13
3.1 Autoprotolyse de l’eau 13
3.2 Echelle de pH13
3.3 Constante d’acidité Ka 14
3.4 Domaines de prédominance de la forme acide et de la forme basique 14
3.5 Zone de virage d’un indicateur coloré acido-basique 14
3.6 Echelle des pKa 15
3.7 Forces des acides et des bases dans l’eau 15
3.8 Titrage pH-métrique 15
Constante d’équilibre associée à une réaction acide base 15
Suivi pH-métrique 16
Tauxd’avancement final 16
4 Notations, unités et valeurs 17
5 Connaissances et savoir-faire exigibles 17

B La transformation d’un système chimique est-elle toujours totale ?

1 Une transformation chimique n’est pas toujours totale ...

...et la réaction a lieu dans les deux sens.

1 Introduction du pH et de sa mesure

Acides et bases

On obtient une solution en dissolvant un soluté(constituant minoritaire) dans un solvant (constituant majoritaire). Une solution est aqueuse si le solvant est de l’eau ; elle peut contenir des ions ou des molécules.

Les réactions qui impliquent un échange de protons H + entre les réactifs sont appelées réactions acido-basiques. Brønsted a défini :

( un acide, qui est une espèce chimique capable de céder un proton H +
( une base, quiest une espèce chimique capable de capter un proton H +

Couple acide / base

Suivant la réaction acido-basique envisagée, une espèce chimique peut jouer différents rôles :

( [pic] l’acide éthanoïque est un acide
( [pic] l’ion éthanoate est une base

L’acide éthanoïque CH3CO2H est la forme acide et l’ion éthanoate [pic] est la forme basique d’une même espèce chimique. L’acideéthanoïque et l’ion éthanoate forment un couple acide / base.
Ce couple est noté [pic] (toujours dans l’ordre acide / base)

Définition de Brønsted
On dit que les espèces AH et B( constituent un couple acide / base si elles sont conjuguées, c’est à dire liées par la relation [pic] qui correspond à un échange de proton.

Définition du pH

Pour les solutions aqueuses diluées (en pratique 10-4 mol.L-1 (c ( 10-2 mol.L-1)

pH = ( log ( [H3O+] )

Concentration en ions oxonium en fonction du pH : [H3O+] = 10( pH

Mesure du pH d’une solution
( indicateur coloré qui est une substance organique dont la couleur dépend du pH
( papier pH qui est un papier imbibé d’indicateur coloré
( pH-mètre qui est un voltmètre relié à deux électrodes plongées dans la solution. L’une des électrodes est uneréférence dont le potentiel électrique est indépendant du pH. L’autre est l’électrode de verre dont le potentiel électrique est une fonction linéaire du pH (ces deux électrodes peuvent être associées au sein d’une sonde unique).

2 Avancement final

Etat d’équilibre

Mesure du pH d’une solution d’acide éthanoïque

|c (CH3CO2H) en mol.L-1 |10-4 |10-3|10-2 |
|pH mesuré à 25 °C |4,3 |3,9 |3,4 |
|[H3O+] calculée en mol.L-1 |5,0.10-5 |1,3.10-4 |4,0.10-4 |

Il apparaît qu’aux concentrations usuelles c (CH3CO2H) > [H3O+]

La réaction de l’acide éthanoïque avec l’eau est partielle :...