Le ph. Méthodes de calcul des ph. Définition : 21/02/2009 Page 1 de 29. Le ph est le cologarithme de la concentration en ions hydronium : ph = H3O +

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1 /0/009 Page de 9 Le ph Définition : Le ph est le cologarithme de la concentration en ions hydronium : ph = HO De même : poh = log OH On a aussi les relations suivantes : ph = pk poh ph = poh Méthodes de calcul des ph w as Système Formule Exemple. Eau pure H O H O OH ph = 7. Solution d acide fort monofonctionnel. Solution de base forte. Solution d acide faible. Polyacides HX H O HO X Les acides forts sont totalement dissociés. MOH H O M H O OH Les bases fortes sont totalement dissociés. H O B H O n H X H O H X H O K n H X H O H X H O K n n H X... K n Pour les polyacides, la première ionisation est toujours prépondérante ph = log = concentration molaire en acide ph = log = concentration molaire en base ph = pk ( log ) = concentration molaire en acide Solution d acide nitrique à 0.05 M ph = log 0.05=.60 Solution de KOH à 0.7 M log 0.7. ph = = Solution d acide acétique M =.76 pk H OOH ph = (.76 log ) =.00 Solution d acide citrique 0.5 M pk =.; pk =.76; pk = 6.0 ph = (. log 0.5 ) =.00

2 /0/009 Page de 9. as particulier : H SO. La première ionisation est totale. On calcul le ph en utilisant la formule des acides forts et exprimant la concentration en molarité. Acide sulfurique 0. M ph = log 0.=. Sel d acide fort et de base faible 5. Solution de base faible 5. Sel d acide faible et de base forte Se dissocie en acide faible et base de force nulle R X R X Acide faible R H O R H O B H O OH Base faible Se dissocie en un acide de force nulle et la base conjuguée à l acide. MX H O M H O X X H O HX OH Base conjuguée faible Acide faible ph = 7 pk log ( ) = concentration molaire en base pk le pk de l acide conjugué à la base Bromure de méthylammonium M pk ( H ) =.9 pk 0.6 = b H ph = ( 0.6 log ) = 5.87 Solution d ammoniac à M pk b = pk = ph = 7 ( 9.5 log 0.060) =.0 Nitrite de sodium 0.0 M =.9 pk HNO ph = 7 (.9 log 0.00) = Sel neutre de polyacide et de base forte n n n X H O HX OH Kn n n n n... n M X nh O nm H O X HX H O HX OH K HX K n arbonate de potassium M H O : pk = 6.5; pk = 0. ph = 7 ( 0. log 0.050) =.5 La dernière fonction du polyacide est toujours prépondérante

3 /0/009 Page de 9 6. Mélange d acide faible et de la base conjuguée 6. Acide et son sel 6. Base et son sel 6. Polyacides et leurs sels HO B HO Relation de Hasselbach B ph = pk log Solution de 0.5 M en acide acétique et 0.5 M en acétate de potassium HOO ph = pkh log OOH H OOH 0.5 =.76 log = Solution de 0.0 M en ammoniac et M en chlorure d ammonium 0.0 ph = pk log = 9.5 log = Solution d acide phosphorique 0.5 M et dihydrogénophosphate de potassium 0.00 M HPO 0.00 ph = pk log =.5 log = HPO Dihydrogénophosphate de potassium 0.5 M et monohydrogénophosphate de potassium 0.50 M HPO 0.50 ph = pk log = 7.0 log = HPO Monohydrogénophosphate de potassium 0.00 M et phosphate de potassium M PO ph = pk log H PO =.8 log =

4 /0/009 Page de 9 7. Mélange d acides ou de base Le ph est fixé par l électrolyte le plus fort Acide chlorhydrique 0.05 M et acide acétique 0.0 M ph = log Hl = log 0.05=.0 Acide oxalique 0.0 M et acide formique 0.0 M H O : pk =.7, pk =.7; pk HOOH =.75 ph = (.7 log 0.0 ) =. Hydroxyde de potassium 0.05 M et ammoniac 0.0 M ph = log 0.05= Mélange d acides et de bases 8. Mélange d acide fort et de bases fortes Le ph est celui du mélange d acide ou de bases, après équilibre de neutralisation H O OH H O Soit a moles d acide fort et b moles de base forte par litre b < a Excès d acide fort b = a Sel d acide fort et de base forte b > a Excès de base forte ph = log( a b) ph = 7 ph = log( b a) 8. Mélange d acide et de base faibles en quantités équimolaire B H H O B H O B H B B B H O B H H O ( ) ph = pk pk B H B H Le ph est /- indépendant des concentrations Sel d acide faible et de base faible yanure d éthlyammonium La dissociation du sel donne un mélange équimolaire H. N H N 5 5 H5 N H5 HN pk B H B B HN = 9. pk =.75 H5

5 /0/009 Page 5 de 9 8. Solution d un sel acide de polyacide. Ampholyte HX H X X Acide Base En quantités équimolaires ph = pk pk ph = ( ) = 0.0 Dihydrogénophosphate de sodium H PO : pk =.5; pk = 7.0; pk =.8 H PO H PO HPO ph = ( ) =.68 Monohydrogénophosphate de sodium H PO H PO HPO ph = ( ) = as particulier Si la première fonction est totalement dissociée, on utilise la formule des acides faibles ph = pk ( log ) Hydrogénosulfate de sodium 0.0M NaHSO H O Na H O HSO ( HSO ) HSO SO H O pk = Mélange d acide faible et de base forte OH B H O Soit a moles d acide et b moles de base par litre ph = (.9 log 0.0 ) =.66 b < a acide faible et sa base conjugué b = a base faible b > a base forte et base faible b ph = pk log a b ph = 7 pk log a / ph = log( b a) 8.6 Mélange de base faible et B HO H O Soit a moles d acide et b moles de base

6 /0/009 Page 6 de 9 d acide fort par litre b < a base faible et acide conjugué b = a acide faible b > a acide faible et acide fort b a ph = pk log a ph = pk log b / ph = log( a b) 8.7 Mélange d un polyacide et de base forte Pour a moles d un triacide et b moles de base forte b < a acide et base conjuguée b = a sel acide a < b < a acide et base conjuguée b = a sel acide a < b < a acide et base conjuguée b = a sel acide b > a base faible et base forte ph = pk log b a b ph = ( pk pk ) / b a ph = pk log a b ph = pk pk / b a ph = pk log a b ph = 7 pk log a / ph = log b a

7 /0/009 Page 7 de 9 hoisir sa formule. ph = 7 ph =log ph= pk ( log ) ph= pk ( log ) ph= log ph = 7 pk log ( ) ph = pk ( log ) ph = 7 pk log ( ) ph = 7 pk log ( ) ( ) ph= pk pk ( log ) ph= pk

8 /0/009 Page 8 de 9 ph ph = pk log = pk log B B ph = pk log B ph = pk pk B H

9 /0/009 Page 9 de 9 Exemples Données : = 0.00 M H SO KNO H PO NaHSO Ac NO Espèce chimique Nature Résolution H O AF : () ph = log = log 0.0= K, NO H PO ; H PO Af. (.) HSO Af (8.), Ac, NO A et B de force nulle ph = 7 = log =. log 0.0 =.06 ph = pk log =.98 log 0.0 =.99 ph = pk pk HAc = = 7.0 ph pk a = pk a ( pk a ) pk a = pk a Af et Bf (8.) Equimolaire Af (.) NO = Af = B nulle ph = ( pka log ) = ( 9.0 log 0.0) = 5.6 Données : = 0.00 M NaHO HNO Espèce chimique Nature Résolution Na, HO HO H O O H O HO H O O H O Sel de polyacide. = = = 8. ph Ampholyte (8.) ( pk pk ) H O AF () ph = log = log 0.0 NaOH OH BF () ph = log = log 0.0=

10 /0/009 Page 0 de 9 Na HPO Na HPO K S Na, HPO HPO H O H PO HPO H O PO H O Na, H PO H PO H O H PO H O H PO H O HPO H O K, S S H O HS OH Sel de polyacide. = = 7.. = 9.75 ph Ampholyte (8.) ( pk pk ) Sel de polyacide. = =. 7. =.69 ph Ampholyte (8.) ( pk pk ) = 7 log = 7.9 log 0.0 =.6 Sel Af et BF (5.) ph ( pk ) Données : Espèce chimique Nature Résolution K HPO (0.6 M ) ( 0.9M) K, HPO, PO K PO N H N H l 5 ( 0.6M) H Ac 9 ( 0.08M) Acétate de butylammonium HPO H O PO H O N H, N H, l 5 N H l H O N H H O l H 9 9 9, Ac H Ac H Ac Mélange Af et B conj. (8.) Polyacide et ses sels Mélange Af et B conj. (6.) Base et son sel Af et Bf en qté équimolaire B ph = pk log = pk log 0.9 =. log = PO HPO 0.6 ph = pk = = log 8.5 log = = = 7.68 ph (8.) ( pk pkhac)

11 /0/009 Page de 9 Données : Espèce chimique Nature Résolution HO ( HOH) O H H O Acide tartrique 0,05 M HTa Af () ph = ( pk log ) = (, 0 log 0,05) =, HO ( HOH) O H O Hydrogénotartrate de potassium 0,05 M Tartrate de potassium 0,05 M hlorure de morphine 0,08 M ( H O N = Mor) 7 9 Acétate de morphine 0,08 M HTa KHTa H O K H O HTa HTa H Ta Ta Ta H O HTa OH _ Na Ta H O Na H O Ta MorHl MorH l MorH OH Mor H O MorAc Mor Ac Lactate d ammonium 0,0 M Lac Lac Lactate de sodium 0,0 M H HOH OOH HLac Méthylamine 0,0 M NaLac H O Na H O Lac Lac H O HLac OH H H O H OH Nitrate de méthylammonium 0,0 M H NO H NO Acide sulfurique 0,06 M Sel acide d un polyacide. = =, 0, 7 =, 7 ph ( pk pk ) Ampholyte (8.) = 7 log = 7, 7 log 0, 05 = 8, 8 Bf (5) ph ( pk ) = log = 8, log 0, 08 =,8 Sel d AF et Bf (.) ph ( pk ) Sel d Af et Bf en quantité équimolaire (8.) Sel d Af et Bf en quantité équimolaire (8.) ph = ( Mor HAc) ( 8,,76 ) 6, 9 pk pk = = ( Lac) ph = pk pk = 9, 5,86 = 6,56 = 7 log = 7, 86 log 0, 0 = 8, Sel d Af et de BF (5.) ph ( pk ) = 7 log = log 0, 0 =, Bf (5) ph ( pk ) = log = 0.6 log 0 = 6.7 Sel d AF et de Bf (.) ph ( pk ) as particulier (.) ph = log = log 0.06=. H SO H O H O SO

12 /0/009 Page de 9 Hydrogénosulfate de sodium NaHSO H O 0,06 M Na( H O) Sulfate de sodium 0,06 M HSO Na SO H O Na H O SO = log =.9 log 0.06 =.68 p as particulier (8.) ph ( pk ) Sel neutre de polyacide = 7 log = 7.9 log 0, 06 = 7. ph ( pk ) et de base forte (5.) Données : 50 cm d une solution acide tartrique à M 75 cm NaOH à 0.0 M 00 cm NaOH à 0.0 M Espèce chimique Nature Résolution NaOH H O Na H O OH H Ta H O HTa H O HTa H O Ta H O Af et base conjugué. Polyacide et son sel (6.) Sel acide de polyacide. Ampholyte (8.) 75 de 0.0 = 0.05 cm NaOH M mole n H Ta HTa OH Avant Réaction Après HTa 0.05 ph = pk log =.0 log = H Ta 00 de 0.0 = 0.0 cm NaOH M mole n H Ta HTa OH Avant Réaction Après cm NaOH à 0.0 M Af et base conjugué. Polyacide et son sel (6.) ph = pk pk =.0.7 =.7 5 de 0.0 = 0.05 cm NaOH M mole

13 /0/009 Page de 9 00 cm NaOH à 0.0 M Bf (5) 50 cm NaOH à 0.0 M BF () n H Ta HTa Ta OH Avant Réaction Réaction Après Ta ph = pk log =.7 log = HTa 00 de 0.0 = 0.0 cm NaOH M mole n H Ta HTa Ta OH Avant Réaction Réaction Après oncentration / ph = 7 ( pk log ) = 7.7 log 8.5 = de 0.0 = 0.05 cm NaOH M mole n H Ta HTa Ta OH Avant Réaction Réaction Après oncentration / / ph = log = log =.0 0.5

14 /0/009 Page de 9 Données Espèce chimique Nature Résolution Un même volume de.7hac.7naoh NaOH.7 M et d HAc.7 M.7NaAc.7H O 0. HAc Un litre de 0.50 M et 50,0 cm de Hl.0 M 00 cm de H SO M et 0 cm de Kl 0.08 M 58.8 cm de.00 M et.00 g de NO de façon à obtenir 50 cm de solution 0.95 g d isobutylamine (MM = 7) et 0.95 g de chlorure d isobutylammonium pour.00 litre de solution Hl H O H O l H O H O Kl H O K ( H O ) l Acide et base nulles : ions spectateurs H SO H O H O SO NO NO H O OH H H O H OH Af et son sel (6.) Bf et son sel (6.) as particulier H SO (.) Af et Bf conjugués (6) 9 9 Af et Bf conjugués (6) IB IB Ac = mole/l ; = = mole/l HAc V V V Ac.7 ph = pk log =.76 log = = 5.56 Ac 0. HAc n H O Départ Pendant Equilibre oncentration mole/l ph = pk = = = 0.06 log 9. log n / H O HO 0 0 mole l = = = ( H O ) ph = log = log.5 0 =.8 g NO = 0.05 mole n = 0.05 mole n = = n ph = pk = = a n 0.05 log 9. log 9.9 mole n = = 0.05 mole; n = = 0.0 mole IB IB IB 0.5 ph = pk log = 0.6 log = 0.78 IB 0.0 IB

15 /0/009 Page 5 de 9 Données Espèce chimique Nature Résolution.00 mole d ammoniac et.00 mole de chlorure ; Af et Bf conjugués (6) ph = pk = = d ammonium log 9. log 9. L'addition de 0 ml de NaOH M correspond à l'addition de 0.0 mole de OH Variation de la composition du milieu Variation de ph si on ajoute 0 cm de NaOH.0 M à 00 cm au mélange précédent Même question si ajoute 50 cm au mélange de départ OH H O Af et Bf conjugués (6) OH H O Af et Bf conjugués (6) n OH Avant Addition 0.0 Réaction Après oncentration ph = pk log = 9. log = 9. ph = L'addition de 50 ml de NaOH M correspond à l'addition de 0.05 mole de OH Variation de la composition du milieu n OH Avant Addition 0.05 Réaction Après oncentration ph = pk log = 9. log = 9.77 ph = 0, 8 5

16 /0/009 Page 6 de 9 L'addition de 00 ml de NaOH M correspond à l'addition de 0. mole de OH Variation de la composition du milieu Même question si ajoute 00 cm OH H O Bf (5) ph n OH Avant Addition 0.05 Réaction Après oncentration = 0. = 7 log 7 9. log.6.8 = = = Données Espèce chimique Nature Résolution 8.8 n = = 0. mole OX Na O Na O 8.8 g d oxalate de sodium par litre O H O H O OH Bf (5) ph = 7 pk log = 7. log 0.= 8.68 OX HOX On utilise le pk de H OX puisque la réaction d'hydrolyse implique le deuxième système de dissociation de H OX

17 /0/009 Page 7 de 9 L'addition de 00 ml de Hl 0.5 M correspond à l'addition de 0.05 mole de H O Variation de la composition du milieu litre de la solution précédente 00 cm d Hl 0.5 M OX H O HOX H O Af et Bf conjugués (6) n OX H O HOX Avant 0. Addition 0.05 Réaction Après oncentration ph OX 0.05 = pk log =. log = HOX L'addition de 00 ml de Hl 0.5 M correspond à l'addition de 0. mole de H O Variation de la composition du milieu litre de la même solution 00 cm d Hl 0.5 M HOX H O H OX H O HOX H O OX H O Ampholyte (8.) n OX H O HOX Avant 0. Addition 0. Réaction Après oncentration On se trouve en présence de HOX Ampholyte ph = pk pk.. = =.7

18 /0/009 Page 8 de 9 Données Espèce chimique Nature Résolution 0.00 mole de H P O et mole de NaOH pour un volume de.0 litre H P O OH H P O H O pk 7 7 H P O OH H P O H O pk 7 H P O OH HP O H O pk 7 HP O OH P O H O pk 7 7 Polyacide et base forte (8.7) n H P O H P O H P O HP O P O OH Avant 0.0 Réaction Réaction Réaction Réaction Après oncentration ph = pk P 0.0 O7 log = 9. log = HP O7 Données Espèce chimique Nature Résolution 0.0 mole d acide borique et 0.0 mole de NaOH pour un volume de 00 cm H BO OH H BO H O pk Polyacide et base forte (8.7) n H BO OH H BO Avant Réaction Après oncentration Mélange de H BO et H BO ph = pk = = log H BO 9. log 8.9 H BO

19 /0/009 Page 9 de 9 ph si on ajoute 0 cm de Hl 0.0 M à la solution précédente H BO H O H BO H O Af et Bf conjugués (6) L'addition de 0 cm de Hl 0.0 M correspond à l'addition de 0.00 mole de H O Variation de la composition du milieu n H BO H BO H O Avant Addition 0.00 Réaction Après oncentration ph = pk = = 0.0 log H BO 9. log 8.9 H BO

20 /0/009 Page 0 de 9 Tableau des pk a HI I HBr Br 9 HlO lo Hl l 7 H SO HSO acides forts (plus forts que H O ) HI, HBr, Hl, HlO, HNO, H SO bases négligeables hydronium H O H O eau,7 chlorique HlO lo chlorate trichloroéthanoïque l OOH l OO trichloroéthanoate 0,70 chromique H ro HrO hexaqua thallium(iii) Tl(H O) 6 oxalique H O H O Tl(OH)(H O) 5 8 hydrogénochromique 0,7 pentaqua hydroxo thallium(iii), Hydrogénoxalate.7 dichloroéthanoïque Hl OOH Hl OO - dichloroéthanoate,0 oxalique HOOOOH HOOOO hydrogénooxalate,0 diphosphorique H P O 7 H P O 7 sulfureux H SO H SO hydrogénosulfate HSO - SO chloreux HlO lo phosphorique H PO H PO trihydrogénodiphosphate H P O 7 H P O 7 trihydrogénodiphosphate.5 hydrogénosulfite,76 sulfate,9 chlorite,0 dihydrogénophosphate,5 dihydrogénodiphosphate,6 fluoréthanoïque H FOOH H FOO fluoréthanoate,57 haxaqua gallium(iii) Ga(H O) 6 Ga(OH)(H O) 5 pentaqua hydroxo gallium(iii),6 chloroéthanoïque H looh H loo chloroéthanoate,86 bromoéthanoate H BrOOH H BrOO bromoéthanoate,90 hexaqua vanadium(iii) V(H O) 6 hexaqua fer(iii) Fe(H O) 6 V(OH)(H O) 5 Fe(OH)(H O) 5 pentaqua hydroxo vanadium(iii),9 pentaqua hydroxo fer(iii),0 fluorhydrique HF F fluorure, iodoéthanoïque H IOOH H IOO - iodoéthanoate,6 nitreux HNO NO nitrite,9 cyanique HON ON cyanate,66 hexaqua indium(iii) In(H O) 6 In(OH)(H O) 5 pentaqua hydroxo indium(iii),7 méthanoïque HOOH HOO méthanoate,75 lactique H HOHOOH H HOHOO lactate,86 benzoïque 6 H 5 OOH 6 H 5 OO benzoate,0 hydrogénoxalique H O anilinium 6 H 5 O oxalate,7 6 H 5 aniline,58 éthanoïque H OOH H OO éthanoate,76 propanoïque H H OOH H H OO propanoate,87

21 /0/009 Page de 9 hexaqua scandium(iii) Sc(H O) 6 hexaqua aluminium(iii) Al(H O) 6 Sc(OH)(H O) 5 Al(OH)(H O) 5 pentaqua hydroxo scandium(iii),9 pentaqua hydroxo aluminium(iii),95 pyridinium 5 H 5 5 H 5 N pyridine 5,8 hydroxylammonium OH OH hydroxylamine 6,00 dioxyde de carbone O H O HO hydrogénochromate HrO dihydrogénodiphosphate H P O 7 hydrogénosulfite HSO dihydrogénophosphate H PO ro HP O 7 SO HPO hydrogénocarbonate 6,5 chromate 6,9 hydrogénodiphosphate 6,60 sulfite 7,9 hydrogénophosphate 7,0 sulfhydrique H S HS hydrogénosulfure 7, hypochloreux HlO lo - hypochlorite 7,0 hydroxylammonium OH OH hydroxylamine 8,0 hydrazineammonium H N- hexaqua zinc(ii) Zn(H O) 6 hexaqua cadmium(ii) d(h O) 6 borique H BO H BO hydrogénophosphate HP O 7 ammonium H N- hydrazine 8,8 Zn(OH)(H O) 5 d(oh)(h O) 5 P O 7 pentaqua hydroxo zinc(ii) 8,96 pentaqua hydroxo cadmium(ii) 9,0 borate 9, diphosphate 9.5 ammoniac 9,5 cyanhydrique HN N cyanure 9, anilinium 6 H 5 6 H 5 aniline 9,7 triméthylammonium (H ) (H ) N triméthylamine 9,90 phénol 6 H 5 OH 6 H 5 O - phénolate 0,0 hydrogénocarbonate HO - R-ammonium R- éthylammonium H 5 méthylammonium H diéthylammonium ( H 5 ) diméthylammonium (H ) hydrogénophosphate HPO - O - H O HO carbonate 0, R- amine 0,6 H 5 éthylamine 0,67 H méthylamine 0,7 ( H 5 ) diéthylamine,00 (H ) diméthylamine,0 PO -,60 phosphate,8 hydrogénosulfure HS - S - sulfure,9 eau H O OH - hydroxyde 5,75 acides négligeables bases fortes (plus fortes que OH - ) O -, -, alcoolate H H OH H H O 5,90 H H H 6 OH O 9 H H H H 6

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