Terminale S 2015-2016

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Etablir un diagramme de prédominance

Afin d'étudier la dissolution d'une espèce acido-basique, on trace un diagramme de prédominance. Pour tracer un tel diagramme, on utilise le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple acido-basique \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\) considéré.

Le couple ion ammonium/ammoniac (\(\displaystyle{\ce{NH4+/NH3}}\)) a un \(\displaystyle{K_a}\) de \(\displaystyle{6,3\times10^{-10}}\). Réaliser le diagramme de prédominance afin de placer l'espèce acide et l'espèce basique.

Etape 1

Relever la valeur de la constante d'acidité \(\displaystyle{K_a}\) ou le \(\displaystyle{pK_a}\) 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 fourni, on passe directement à l'étape 3.

La constante d'acidité \(\displaystyle{K_a}\) du couple \(\displaystyle{\ce{NH4+/NH3}}\) est donnée dans l'énoncé :

\(\displaystyle{K_a=6,3\times10^{-10}}\)

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

Or, on sait que :

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

On obtient :

\(\displaystyle{pK_a = - log\left(6,3\times10^{-10}\right)}\)

\(\displaystyle{pK_a = 9,2}\)

Etape 3

Tracer un axe gradué de 0 à 14

On trace un axe gradué de 0 à 14 représentant l'échelle de pH.

On trace un axe de pH gradué de 0 à 14 :

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Etape 4

Placer le \(\displaystyle{pK_a}\) sur l'échelle de pH

On place le \(\displaystyle{pK_a}\) sur l'échelle de pH.

On place le \(\displaystyle{pK_a}\) du couple sur l'échelle de pH :

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Etape 5

Rappeler le critère permettant de placer l'espèce acide \(\displaystyle{\ce{AH}}\) et l'espèce basique \(\displaystyle{\ce{A-}}\)

On rappelle le critère permettant de placer l'espèce acide \(\displaystyle{\ce{AH}}\) et l'espèce basique \(\displaystyle{\ce{A-}}\) sur l'échelle de pH :

  • L'espèce acide est prédominante quand le pH est inférieur au \(\displaystyle{pK_a}\).
  • L'espèce basique est prédominante quand le pH est supérieur au \(\displaystyle{pK_a}\).

Or, on sait que :

  • L'espèce acide \(\displaystyle{\ce{NH4+}}\) est prédominante quand le pH est inférieur au \(\displaystyle{pK_a}\).
  • L'espèce basique \(\displaystyle{\ce{NH3}}\) est prédominante quand le pH est supérieur au \(\displaystyle{pK_a}\).
Etape 6

Conclure en plaçant les espèces acide et basique sur l'échelle de pH

On conclut en plaçant les espèces acide et basique sur l'échelle de pH. On obtient le diagramme de prédominance du couple \(\displaystyle{\ce{AH/A-}}\).

En plaçant les espèces acide et basique sur l'échelle de pH, on obtient le diagramme de prédominance du couple \(\displaystyle{\ce{NH4+/NH3}}\) :

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