0,05 2,5 3,48E-03 4,65E-02 7,5 2,60E-04
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- Laure Rondeau
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1 Réaction d un acide organique avec l eau Constante d acidité
2 Dans le manuel de chimie 14, 16 p 27 30, 35 p 30, 31
3 Plan Retour TP, ou pas. Le taux d avancement Calcul des quotients de réaction Généralisation Définition de la constante d acidité Ka Le point de vue sub microscopique Evolution de l état du système
4 Méthanoïque 50mmol.L-1 Solution S1 c ph [H3O+] [AH] taux de réaction % Quotient de réaction 0,05 2,5 3,162 46,84 6,325 0,05 2,4 3,981 46,02 7,962 0,05 2,9 1,259 48,74 2,518 0,05 2,25 5,623 44,38 11,25 0,05 2,3 5,012 44,99 10,02 0,05 2,62 2,399 47,6 4,798 0,05 2,49 3,236 46,76 6,472 0,05 2,43 3,715 46,28 7,431 0,05 2,25 5,623 44,38 11,25 0,05 2,45 3,548 46,45 7,096 0,05 2,5 3,48E-03 4,65E-02 7,5 2,60E-04
5 Méthanoïque 50mmol.L -1 Solution S1 c ph [H3O+] [AH] taux de réaction % 0,05 2,5 3,162 46,84 6,325 0,05 2,4 3,981 46,02 7,962 0,05 2,9 1,259 48,74 2,518 0,05 2,25 5,623 44,38 11,25 0,05 2,3 5,012 44,99 10,02 0,05 2,62 2,399 47,6 4,798 0,05 2,49 3,236 46,76 6,472 0,05 2,43 3,715 46,28 7,431 0,05 2,25 5,623 44,38 11,25 0,05 2,45 3,548 46,45 7,096 Quotient de réaction 0,05 2,5 3,48E-03 4,65E-02 7,5 2,60E-04 La réaction de l acide méthanoïque avec l eau n est pas totale du tout x f τ = = 7,5 x max 100
6 Méthanoïque 5mmol.L-1 Solution S2 0,005 2,8 1,585 3,415 31,7 0,005 2,75 1,778 3,222 35,57 0,005 2,68 2,089 2,911 41,79 0,005 3,03 0,9333 4,067 18,67 0,005 3,42 0,3802 4,62 7,604 0,005 2,8 n 3,415 31,7 0,005 3,03 0,9333 4,067 18,67 0,005 3,04 0,912 4,088 18,24 0,005 3,14 0,7244 4,276 14,49 0,005 2,95 1,122 3,878 22,44 0,005 2,67 2,138 2,862 42,76 0,005 2,5 3,162 46,84 6,325 0,005 3,03 9,33E-04 4,07E-03 24,2 2,14E-04
7 Méthanoïque 5mmol.L -1 Solution S1 0,005 2,8 1,585 3,415 31,7 0,005 2,75 1,778 3,222 35,57 0,005 2,68 2,089 2,911 41,79 0,005 3,03 0,9333 4,067 18,67 0,005 3,42 0,3802 4,62 7,604 0,005 2,8 n 3,415 31,7 0,005 3,03 0,9333 4,067 18,67 0,005 3,04 0,912 4,088 18,24 0,005 3,14 0,7244 4,276 14,49 0,005 2,95 1,122 3,878 22,44 0,005 2,67 2,138 2,862 42,76 0,005 2,5 3,162 46,84 6,325 0,005 3,03 9,33E-04 4,07E-03 24,2 2,14E-04 Quand la concentration baisse, le taux de réaction augmente x τ = f x max = 24,2 100
8 éthanoïque 50mmol.L -1 Solution S3 c ph [H3O+] [AH] taux de réaction % Quotient de réaction 0,05 2,86 1,38 48,62 2,761 0,05 3,1 0, ,21 1,589 0,05 3,27 0,537 49,46 1,074 0,05 2,75 1,778 48,22 3,557 0, ,05 3,59 0,257 49,74 0,5141 0,05 3,1 0, ,21 1,589 0,05 3,33 0, ,53 0,9355 0,05 3,3 0, ,5 1,002 0,05 3,26 0, ,45 1,099 0,05 2,85 1,413 48,59 2,825 0,05 3,16 0, ,31 1,384 0,05 3,1 7,40E-04 4,93E-02 1,7 1,11E-05
9 éthanoïque 50mmol.L -1 Solution S3 c ph [H3O+] [AH] taux de réaction % 0,05 2,86 1,38 48,62 2,761 0,05 3,1 0, ,21 1,589 0,05 3,27 0,537 49,46 1,074 0,05 2,75 1,778 48,22 3,557 0, ,05 3,59 0,257 49,74 0,5141 0,05 3,1 0, ,21 1,589 0,05 3,33 0, ,53 0,9355 0,05 3,3 0, ,5 1,002 0,05 3,26 0, ,45 1,099 0,05 2,85 1,413 48,59 2,825 0,05 3,16 0, ,31 1,384 Quotient de réaction 0,05 3,1 7,40E-04 4,93E-02 1,7 1,11E-05 La réaction de l acide éthanoïque avec l eau est très partielle x τ = f x max = 1,7 100
10 éthanoïque 5mmol.L -1 Solution S4 c ph [H3O+] [AH] taux de réaction % Quotient de réaction 0,005 3,4 0,3981 4,602 7,962 0,005 3,6 0,2512 4,749 5,024 0,005 3,76 0,1738 4,826 3,476 0,005 3,5 0,3162 4,684 6,325 0,005 4,02 0,0955 4,905 1,91 0,005 3,6 0,2512 4,749 5,024 0,005 3,64 0,2291 4,771 4,58 0,005 3,36 0,4365 4,563 8,73 0,005 3,7 0,1995 4,8 3,991 0,005 3,9 0,1259 4,874 2,518 0,005 3,8 0,1585 4,842 3,17 0,005 3,05 0,8913 4,109 17,83 0,005 3,6 2,45E-04 4,75E-03 5,9 1,26E-05 mol.l-1 ph mol.l-1 mol.l-1
11 éthanoïque 5mmol.L - 1 Solution S3 c ph [H3O+] [AH] taux de réaction % 0,005 3,4 0,3981 4,602 7,962 0,005 3,6 0,2512 4,749 5,024 0,005 3,76 0,1738 4,826 3,476 0,005 3,5 0,3162 4,684 6,325 0,005 4,02 0,0955 4,905 1,91 0,005 3,6 0,2512 4,749 5,024 0,005 3,64 0,2291 4,771 4,58 0,005 3,36 0,4365 4,563 8,73 0,005 3,7 0,1995 4,8 3,991 0,005 3,9 0,1259 4,874 2,518 0,005 3,8 0,1585 4,842 3,17 0,005 3,05 0,8913 4,109 17,83 Quand on dilue tau croît. Quotient de réaction 0,005 3,6 2,45E-04 4,75E-03 5,9 1,26E-05 mol.l-1 ph mol.l-1 mol.l-1 x τ = f x = 5,9 100 max
12 Des réactions non totales. AH + H O = A + H O Un acide faible ne réagit pas complètement avec l eau. Il n est pas complètement dissocié. Ou bien, il n a pas donné tous les protons (possibles). Deux nouvelles notions vont quantifier ce caractère partiel Le taux d avancement, la constante d acidité.
13 Le taux d avancement C est le rapport entre l avancement final et l avancement maximal. Il est donc souhaitable de maîtriser les tableaux, les bilans molaires. τ = x x f 1 max
14 Remarques Le x max est «théorique», on le calcule avec les données expérimentales. Le x final est «réel», on le déduit d une mesure de ph.
15 Le tableau d avancement nouveau + AH + H O = A H O 2 3 Etat initial c.v solvant en cours c.v-x solvant x x Etat maximal c.v -x max=0 solvant x max x max Etat final c.v-x final>0 solvant x final x final
16 La constante d acidité Ka La constante Ka est caractéristique de la réaction, de l acide, elle rend compte de son caractère partiel. Le Ka n a pas d unité La constante est dans les bons ouvrages de chimie. Ka ne dépend que de la température, 25 C en TS. Ka est indépendant de l état initial du système chimique.
17 Expression de Ka, pour la réaction + AH + H O = A H O 2 3 C est le rapport produit des «produits», sur produit des réactifs, avec un 1 pour l eau.. K A = [ ] [ ] A. H O + f 3 [ AH ] f f +
18 Le Ka est remarquable + AH + H O = A H O 2 3 Pour l acide méthanoïque Ka=2, pour toute concentration initiale K a = [ ] [ ] A. H O + f 3 [ AH ] f f +
19 Le Ka est remarquable + AH + H O = A H O 2 3 Pour l acide éthanoïque Ka=1, pour toute concentration initiale [ ][ ] A H O. + K = 3 a [ AH ] +
20 Généralisation A toute réaction chimique il est associé une constante de réaction qui est la valeur de son quotient de réaction à l équilibre K = Q r équilibre
21 La constante d acidité La constante d acidité ou Ka est la constante d équilibre de la réaction de l acide avec l eau. C est donc un nom particulier pour une propriété très générale. La Ka est le Qreq de la réaction + AH + H O = A H O 2 3 +
22 Le point de vue sub microscopique Le signe «=» traduit le fait que la réaction peut avoir lieu dans les deux sens. Au niveau des ions, l équilibre est atteint quand il y compensation entre les réactions dans le sens direct et les réactions dans le sens inverse. Cela se produit, mais les mesures ne le «voient» pas, les concentrations sont constantes On parle d équilibre dynamique
23 Fin La suite dans un pont entre Ka et ph
24 Evolution d un système chimique Résumé : «à l équilibre un système chimique a son quotient de réaction égal à une constante (connue).» Si le système chimique n est pas à l équilibre, c est qu il évolue. Si le système chimique est à l équilibre il n évolue plus : les concentrations ne varient plus.
25 Evolution d un système chimique Quelle est la valeur à l équilibre du quotient de réaction? Comment le système évolue-t-il au cours de la transformation? Réponse : vers l équilibre. Donc la limite du Qr au cours de l évolution est la constante de réaction K = Q r équilibre
26 Critère d évolution A utiliser dans une question comme argument, donc à connaître. Le système évolue au cours du temps de façon à faire tendre le Qr vers sa valeur à l équilibre.
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