Produits d entretien Réactions acide-base

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1 Chapitre 6 Produits d entretien Réactions acidebase Découvrir Activité documentaire n 1 Des produits aux caractères différents 1 Le DesTop (déboucheur) et le DécapFour (nettoyant four) sont des produits très basiques L Harpic (détartrant) est un produit très acide La lessive Le Chat et le savon noir traditionnel sont des produits basiques 2 Le DesTop est un produit corrosif Il doit être stocké hors de portée des enfants Il faut éviter tout contact avec la peau ou les yeux (port de lunettes et de vêtements de protection) En cas de contact accidentel avec les yeux, il faut immédiatement rincer les yeux à l eau et consulter un spécialiste 3 Le produit «écologique» présente des dangers pour l utilisateur (irritant pour la peau et les yeux), et il doit être stocké et utilisé avec précaution Les avantages écologiques sont : utilisation de produits végétaux (principalement de l huile de lin) et donc renouvelables ; produit ménager facilement biodégradable lorsqu il se retrouve dans l environnement après usage ; contient un composant qui réduit la dureté de l eau (séquestrant non toxique) qui permet d utiliser ce savon en quantités réduites pour une même efficacité Activité expérimentale n 2 Comment déterminer expérimentalement le caractère acide ou basique d un produit ménager? 1 et 2 À titre indicatif Produit ménager ph Caractère acidobasique Liquide de rinçage, 0 à 3 Fortement acide détartrant Liquide de rinçage doux 3 à 6 Acide Liquide vaisselle ph neutre, environ 7 Neutre savon doux Javel diluée, liquide 8 à 11 Basique (alcalin) vaisselle Javel pure, déboucheur 11 à 14 Fortement basique (alcalin) 3 Il faut utiliser avec précaution les produits fortement acides (ph inférieur à 3) et fortement basiques (ph supérieur à 11) NATHAN La photocopie non autorisée est un déli t 34

2 Extraire l information utile Des gestes écocitoyens 1 70 % des eaux usées aboutissent à une station d épuration, cellesci éliminent environ 73 % des polluants reçus Donc 73 % des 70 % des polluants collectés avec les eaux usées sont éliminés ce qui représente = 51 = 51 % des polluants Le produit présenté contient moins de 5 % d agents de surface (tensioactifs) non ioniques, il est donc conforme à la loi relative à l écologie des lessives et détergents 3 Matériaux recyclables Constitué à 65 % de matériaux recyclés Matériau plastique recyclable (HDPE : polyéthylène haute densité) utilisé pour les bouteilles de lait, de shampoing NATHAN La photocopie non autorisée est un délit Réaliser un TP L industriel verse une contribution financière à une des sociétés favorisant le recyclage Réalisation de solutions détartrantes et mesure de leur acidité 1 Tout l acide sulfamique a réagi avec l eau pour former les ions sulfamate et oxonium Les solutions préparées contiennent donc des ions sulfamate (NH 2 SO 3 ), des ions oxonium (H 3 O + ) et de l eau (solvant) On néglige les ions hydroxyde qui sont en très faible concentration 2 On détermine la concentration c 0 de la solution détartrante S 0 en acide sulfamique apporté : c 0 = n V avec n = n M (M = 97 g mol1 ), soit c 0 = 4,0 97 0,100 = 0,41 mol L1 (attention le volume V doit être exprimé en L) Comme tout l acide sulfamique a réagi avec l eau pour former les ions sulfamate et oxonium c 0 = [NH 2 SO 3 ] = [H 3 O + ] = 0,41 mol L 1 La solution S 1 (100 ml) est réalisée avec 10 ml de la solution S 0, ce qui correspond à un facteur de dilution de 10 : c 1 = c 0 10 = 0,041 mol L1 = 4, mol L 1 La solution S 2 (100 ml) est réalisée avec 10 ml de la solution S 1, ce qui correspond à nouveau à un facteur de dilution de 10 : c 2 = c 1 10 = 0,004 1 mol L1 = 4, mol L 1 Chapitre 6 Produits d entretien Réactions acidebase 35

3 Solution [NH 2 SO 3 ] (mol L 1 ) [H 3 O + ] (mol L 1 ) S 0 4, , S 1 4, , S 2 4, , Évolution du ph et de la concentration en ions oxonium H 3 O + : Solution [NH 2 SO 3 ] (mol L 1 ) ph valeur indicative S 0 4, ,5 à 1,1 S 1 4, ,3 à 1,7 S 2 4, ,2 à 2,6 De S 0 à S 2, la concentration en ions oxonium (H 3 O + ) diminue alors que le ph augmente Remarque : la relation ph = log [H 3 O + ] n est pas applicable pour les solutions concentrées ([H 3 O + ] > 1 mol L 1 ) De plus certains phmètres ont une faible précision pour les ph faibles, la valeur de ph pour la solution S 0 est donc donnée avec une fourchette large Le ph d une solution augmente lorsque sa concentration en ions oxonium (H 3 O + ) diminue S entraîner Testez vos connaissances 1 a) b) et c) ; 2 a) ; 3 b) et c) ; 4 b) ; 5 b) et c) ; 6 c) ; 7 a) et b) ; 8 b) ; 9 c) ; 10 b) et c) Applications directes du cours 11 Histoire d un couple 1 L acide du couple est l acide méthanoïque (HCOOH) ; la base est l ion méthanoate (HCOO ) Le couple acide/base s écrit : HC / HCOO 2 La demiéquation protonique correspondant à ce couple est : HC HCOO + H+ 12 Marionsles On forme les couples acide/base : HCO3 / CO 2 ; H O 3 2 (,) /HO ; NH + /NH ; 4 3 HClO /ClO ; HF /F 13 Bicarbonate dans deux couples 1 L ion hydrogénocarbonate est l acide du couple HCO /CO 2 et la base du couple CO,H O/ HCO 3 ; une telle espèce est un ampholyte (adjectif associé : amphotère) 2 Les deux demiéquations correspondantes sont : HCO CO H+ et CO,H O HCO H+ 14 Savons et peaux 1 La surface de la peau humaine est légèrement acide (ph = 6) ; une eau savonneuse est basique (ph = 9) L utilisation d eau savonneuse augmente le ph à la surface de la peau ; ainsi, l usage du savon risque de «perturber le ph de la peau» en augmentant sa valeur 2 Le ph de la solution A est neutre (ph = 7) : «savons doux» neutre Le ph de la solution B est basique (ph = 9) : savons traditionnels Le ph de la solution C est légèrement acide (ph = 6) : «savons doux» acide Ces mesures donnent une indication du ph avec une erreur absolue de 0,5 à 1 unité ph NATHAN La photocopie non autorisée est un délit 36

4 NATHAN La photocopie non autorisée est un délit 3 Le ph mesuré (6,2) est compatible avec l indication obtenue grâce au papier ph [H 3 O + ] = 10 ph = 10 6,2 = 6, mol L 1 4 On mesure le ph avec une incertitude absolue de 0,1 sur la valeur lue ph = 6,2 ± 0,1 et donc 6,1 < ph < 6,3 L incertitude relative est définie comme ph/ph = 1,6 % résultat que l on peut arrondir à 2 % 5 6,1 < ph < 6,3 et comme [H 3 O + ] = 10 ph on écrit : 10 6,1 > 10 ph >10 6,3 et on obtient : 7, mol L 1 > [H 3 O + ] > 5, mol L 1 6 L incertitude absolue est [H 3 O + ] = 7, , = 2, mol L 1 On calcul l incertitude relative : [H 3 O + ] /[H 3 O + ] = 48 % que l on peut arrondir à 50 %! On constate qu une valeur de concentration déterminée à partir d une valeur de ph est entachée d une incertitude importante 15 Du vinaigre comme détartrant 1 Le vinaigre a un ph inférieur à 7, car il contient principalement une espèce acide en solution 2 L eau réagira avec l acide éthanoïque en captant un proton Les couples mis en jeu sont : CH 3 /CH 3 OO et le couple de l eau dans lequel l eau est la base H 3 O+ /H 2 + H 2 CH 3 OO + H 3 O+ 3 Les couples mis en jeu sont : HCO / CO et CH OOH /CH 3 3 OO 2 + CO CH 3 3 OO + HCO 3 4 Les couples mis en jeu sont : CO 2,H 2 O/HCO 3 et CH 3 /CH 3 OO + HCO 3 CH 3 OO + CO 2,H 2 O Le dioxyde de carbone dissous (CO 2 ) qui est formé lors de cette transformation va s échapper de la solution et former des bulles qui remontent à la surface Lorsque la transformation est terminée on n observe plus de bulles Exercices d entraînement 16 Stabiliser de l eau de Javel 1 [H 3 O + ] = K e / [HO ] = 1, /1, = 1, mol L 1 2 La valeur du ph est donc : ph = log [H 3 O + ] = log 1, = 11 Le ph de cette solution est basique 17 Lessive St Marc 1 L ion carbonate est la base du couple HCO /CO 2 3 et l ion sodium n a pas de propriétés 3 acidobasiques, la solution obtenue est basique 2 L ion oxonium appartient au couple H 3 O + /H 2 2 L équation de la réaction qui se produirait est : CO + H 3 3 O+ = HCO + H O 3 2 (,) 18 Quel est ce «brouillard»? 1 HCl (g) + NH 3(g) NH 4 car les ions NH4 + et Cl formées réagissent pour donner NH 4 2 Les particules NH 4 sont solides et forment de petits cristaux en suspension dans l air qui forment un «brouillard» 19 Poissons et Aquariums 1 Non, il convient d être attentif à l influence du produit sur le ph de l eau 2 Les ions ammonium NH 4 et le dioxyde de carbone sont des acides qui ont tendance à faire + baisser le ph de l aquarium 3 Les plantes vertes éliminent le dioxyde de carbone qui est un acide ; elles ont donc tendance à faire augmenter le ph de l aquarium 4 Pour faire augmenter le ph il faut utiliser une base ; or le carbonate de sodium Na 2 CO 3(s) en se dissolvant libère des ions carbonates qui sont la base du couple HCO / CO 2 3 Il faut utiliser 3 le carbonate de calcium Chapitre 6 Produits d entretien Réactions acidebase 37

5 20 Chou rouge 1 Un indicateur coloré est un couple acide/base dont les couleurs de l acide et de la base conjugués sont différentes : il change de couleur en fonction du ph 2 Le détergent a un caractère basique, la couleur verte prise par le jus de cuisson en présence du détergent nous indique que le ph de la solution détergente est compris entre 9 et 12 3 Le chou cru a une couleur violette qui correspond à un ph acide compris entre 4 et 6 21 Analyse d un déboucheur de canalisations domestiques 1 Un litre de solution a une masse m = ρ V (attention à la cohérence des unités) soit m = 1,20 kg Il est indiqué que le déboucheur contient 20 % en masse d hydroxyde de sodium soit à 0,20 m = 0,24 kg soit 240 g 2 La concentration massique de la solution est C m = 240 g L 1 La concentration molaire correspondante est c = c m /M = 6,0 mol L 1 3 Ce produit est corrosif Il faut éviter tout contact avec la peau et surtout avec les yeux : le port de gants et de lunettes est recommandé 22 OBJECTIF BAC Détartrer une cafetière électrique 1 Un acide est une espèce susceptible de céder un proton H + 2 C 6 H 8 O 7 + H 2 C 6 H 7 O 7 + H 3 O+ 3 La masse molaire de l acide citrique : M = 6 M C + 8 M H + 7 M O = 192 g mol 1 La quantité de matière d acide citrique contenue dans le sachet de masse m = 20 g est n = m/m= 0,10 mol La concentration molaire de la solution détartrante préparée est c = n/v = 0,2 mol L 1 4 Les molécules d acide citrique produisent en réagissant avec l eau des ions oxonium H + qui seront donc plus nombreux que dans de l eau pure Lorsque la concentration en oxonium augmente, le ph diminue Le ph de la solution obtenue est donc inférieur («plus acide») à celui de l eau pure (ph = 7) 5 On peut utiliser le bleu de bromothymol, mais comme la solution à un ph très bas (environ égale à 2) il vaut mieux utiliser l hélianthine 6 Lors de la transformation CaCO 3(s) + 2 HA Ca CO + H O (1) A, le calcaire solide est détruit et transformé en espèces solubles qui peuvent facilement être éliminées par rinçage 23 It s in English Énoncé L eau de Javel désinfecte, détache et blanchit tout dans la maison Elle peut être obtenue par dissolution d hypochlorite de sodium NaClO (s) dans l eau, on obtient alors une solution contenant des ions sodium Na + et hypochlorite ClO Les ions hypochlorite forment un couple acide/base avec acide hypochloreux : HOCl /ClO 1 Expliquer pourquoi le ph de l eau de Javel ainsi formée est basique Écrire l équation de la réaction acidobasique de l ion hypochlorite avec l eau 2 La composition de l eau de Javel dépend du ph Si le ph a une valeur inférieure à 5 il y a des risques de formation de dichlore (Cl 2 ), un gaz toxique Peuton utiliser un produit détartrant en même temps que de l eau de Javel? Corrigé 1 L ion hypochlorite de l eau de Javel est la base du couple HOCI /CIO et donc, comme l ion sodium n a pas de propriété acidobasique, la solution est basique Les couples mis en jeu lors de la réaction acidobasique de l ion hypochlorite avec l eau sont HOCL /CLO et H O 2, /HO L équation de la transformation est : CIO + H O = HOCI + 2, HO 2 Les détartrants ont des ph très acides, il est donc formellement déconseiller de les utiliser avec de l eau de Javel, car le mélange produirait un gaz toxique, le dichlore NATHAN La photocopie non autorisée est un délit 38