Terminale S 2015-2016

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Déterminer une prédominance à partir du pH

On considère une solution dans laquelle coexistent un acide \(\displaystyle{\ce{AH}}\) et sa base conjuguée \(\displaystyle{\ce{A-}}\). Pour déterminer l'espèce prédominante, on compare le pH et le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\).

Une solution contient de l'acide éthanoïque \(\displaystyle{\ce{CH3COOH}}\) et sa base conjuguée \(\displaystyle{\ce{CH3COO-}}\). À l'aide de la constante d'acidité (\(\displaystyle{K_a=1,6\times10^{-5}}\)) et du pH de la solution (\(\displaystyle{pH=6}\)), déterminer l'espèce prédominante.

Etape 1

Relever la valeur de la constante d'acidité \(\displaystyle{K_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\)

On relève la constante d'acidité \(\displaystyle{K_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\) fournie dans l'énoncé.

Si le \(\displaystyle{pK_a}\) est déjà fourni, on passe directement à l'étape 3.

La constante d'acidité \(\displaystyle{K_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{CH3COOH/CH3COO-}}\) est donnée dans l'énoncé :

\(\displaystyle{K_a=1,6\times10^{-5}}\)

Etape 2

Calculer le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\)

On calcule le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\) à partir de la constante d'acidité en utilisant la définition du \(\displaystyle{pK_a}\) :

\(\displaystyle{pK_a = - log\left(K_a\right)}\)

On sait que :

\(\displaystyle{pK_a = - log\left(K_a\right)}\)

On obtient le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple :

\(\displaystyle{pK_a = - log\left(1,6\times10^{-5}\right)}\)

\(\displaystyle{pK_a = 4,8}\)

Etape 3

Relever la valeur du pH de la solution

On relève la valeur du pH de la solution.

La valeur du pH de la solution est :

\(\displaystyle{pH=6}\)

Etape 4

Comparer la valeur du pH et du \(\displaystyle{pK_a}\)

On compare le pH et le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple afin de déterminer si le \(\displaystyle{pK_a}\) est supérieur ou inférieur au pH.

On a donc :

\(\displaystyle{pH\gt pK_a}\)

Etape 5

Rappeler la condition qui définit les domaines de prédominances

On rappelle la condition qui définit les domaines de prédominances en fonction du pH :

  • Si \(\displaystyle{pH > pK_a}\), alors l'espèce prédominante est l'espèce basique.
  • Si \(\displaystyle{pH<pK_a}\), alors l'espèce prédominante est l'espèce acide.

Or, on sait que :

  • Si \(\displaystyle{pH > pK_a}\), alors l'espèce prédominante est l'espèce basique.
  • Si \(\displaystyle{pH<pK_a}\), alors l'espèce prédominante est l'espèce acide.
Etape 6

Conclure en donnant l'espèce prédominante

On conclut en donnant l'espèce prédominante.

L'espèce prédominante est donc l'espèce basique, soit \(\displaystyle{\ce{CH3COO-}}\).