[PDF] Equilibres chimiques et calcul du pH dune solution





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§ 7 (suite) Titrages acide-base

Lors d'un titrage acide-base on détecte le point d'équivalence (fin de la réaction de neutralisation) en mesurant le pH à l'aide d'un pH-mètre ou en 



Dosages pH-métriques : Méthode graphique de détermination du

Le premier point d'équivalence pH = f (V) de l'acide fort (puisqu'elle est interrompue ... la pente de la droite permet de calculer KA.



Chapitre 1 Acides et bases

L'équivalence est le point de la courbe où l'augmentation du pH par unité de calculer le pH d'une solution d'acide fort ou de base forte (d'après la ...



LES REACTIONS ACIDE-BASE 1. Le pH 1.1 Définition Le pH

Le pH est lié à la concentration en ions oxonium [H3O+] par la relation : Pour déterminer le point d'équivalence par la méthode des.



Dosages par titrage direct 10 Extraits de sujets corrigés du bac S

Savoir repérer précisément l'équivalence dans un titrage pH-métrique (méthode Calculer l'écart relatif entre la masse mesurée et la masse annoncée par ...



Equilibres chimiques et calcul du pH dune solution

Equilibres chimiques et calcul du pH d'une solution. Introduction. Chimie des carbonates pH. ? points d'équivalence situés aux pK. Guy Munhoven.



Dosage acide faible – base forte

L'équivalence acido-basique est atteinte lorsque la quantité d'ions hydroxyde OH- versée Pour étudier la variation du pH en fonction de vb on utilise.



Les acides et les bases NS

Calcule le pH d'une solution neutre si Kw = 400 x 10 b) Estimez le pH au point d'équivalence pour le titrage de l'acide chlorhydrique par l'ammoniac et ...



TP 6 chimie : Terminale Suivi pHmétrique de la réaction de lacide

Etudier l'évolution du pH d'une solution d'acide éthanoïque CH3COOH lors de Repérer sur le graphe les coordonnées du point équivalent calculé dans ...



Aucun titre de diapositive

On arrête le titrage quand on atteint le Point Equivalent. Le Point Equivalent est par en h pour pouvoir calculer le pH en tout point du titrage.



Equilibres chimiques et calcul du pH d'une solution - uliegebe

Calcul du pH Equilibres chimiques ´Echelles de pH Sp´eciation Alcalinit´e Sp´eciation: Diagramme de Bjerrum (Bjerrum Plot) 2 4 6 8 10 12 pH-10-8-6-4-2 log 10 (conc(mol/kg)) pK * 1 = 5 85 pK * 2 T=25°C = 8 92 P=0 bar S=35 CO* 2(aq) HCO-3 CO2-3 Points d’´equivalence Guy Munhoven Equilibres chimiques et calcul du pH d’une solution



§ 7 (suite) Calcul du pH de solutions - EPFL

trations sont inconnues Le système de quatre équations à résoudre pour calculer le pH d’une solution d’un acide faible est le suivant: Equilibre de dissociation: K a = [A–]?[H 3O+] / ( [HA]?c0 )(1) Equilibre d’autoprotolyse: K e = [H 3O+]?[OH–] / (c0)2 (2) Bilan des charges: [H 3O+] = [A–] + [OH–] (3)

  • Vue d’ensemble

    Dans la vie quotidienne, le pH est une échelle de mesure souvent utilisée pour décrire la neutralité ou l'absence de neutralité dans les éléments d'usage courant. En sciences, le pH est la mesure d'ions dans une solution. Si vous prenez ou suivez un cours de sciences ou de chimie, vous devrez savoir comment calculer le pH basé sur la concentration ...

  • Comprendre ce que c'est que le pH

    Sachez ce que c'est que le pH. Le pH est la concentration en ions d'hydrogène présents dans une solution. Une solution avec une grande concentration d'ions d'hydrogène est considérée comme acide et une solution avec une faible quantité d'ions d'hydrogène est considérée comme basique ou alcaline

  • Utiliser la concentration pour calculer le pH

    Souvenez-vous de l'équation du pH. L'équation du pH est la suivante : pH = -log [H3O

Comment calculer la dérivée du pH ?

La première alternative est donc le calcul de la dérivée du pH en fonction du volume versé dpH/dV. Au point d’inflexion (qui pour mémoire correspond au point équivalent), la dérivée qui correspond à la pente de la courbe sera maximale. Le sommet de la courbe correspond donc au point équivalent.

Quelle est la formule du pH?

Le calcul du pH se fait à partir de l'équation suivante : pH = -log [H3O + ]. Sachez ce que c'est que le pH. Le pH est la concentration en ions d'hydrogène présents dans une solution.

Comment calculer le pH d'une solution ?

En sciences, le pH est la mesure d'ions dans une solution. Si vous prenez ou suivez un cours de sciences ou de chimie, vous devrez savoir comment calculer le pH basé sur la concentration en ions des solutions. Le calcul du pH se fait à partir de l'équation suivante : pH = -log [H3O + ].

Comment calculer l'échelle de pH ?

L'échelle de pH est calculée par un cologarithme. Le cologarithme d'un nombre est défini comme le logarithme de l'inverse de ce nombre [5] . L'équation du pH ressemble à ceci : pH = -log [H3O +]. Parfois, l'équation peut être écrite de cette manière pH = -log [H + ]. Sachez qu'il s'agit de la même chose.

  • Past day

Equilibres chimiques et calcul du pH dune solution

Introduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

et calcul dupH d'une solution

Guy Munhoven

Institut d'Astrophysique et de G´eophysique (Bˆat. B5c)

Bureau 0/13

eMail: Guy.Munhoven@ulg.ac.be

T´el.: 04-3669771

20 septembre 2022

Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHPlan

Chimie du syst`eme du dioxide de carbone

Equilibres chimiques´

Echelles depHVariables d'´etat conservatives:

carbone inorganique dissous et alcalinit´eSp´eciation des carbonates: calcul Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHProcessus et ´echanges2

22
3

500 - 1000

2 3 3=

VEGETATION

& SOIL170 000-200 000

10.6 - 12.5

WeatheringCarbonate Rock~ 3 0006 000 - 7 000

deep surface in 10

12 mol CReservoir sizes

Fluxes

12in 10 mol C/yrCOVolcanic 2 - 10

CO

Weathering CO

HCO

Riverine 32 - 38

organic C

70 - 120

CaCO3 3

CaCO depositionDeep-sea14 - 203

CaCO depositionShallow water14.5

CO +HCO+CO(preindustrial 50 000) OCEAN

LITHOSPHEREATMOSPHERE

~ 8 000

21.4 - 25.570 000

3 250 000

Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eChimie des carbonates

Dissolution de CO

2atmosph´erique dans l'oc´ean

CO

2(g)⇌CO2(aq)

CO

2(aq)+H2O⇌H2CO3

H

2CO3⇌HCO-3+H+

HCO -3⇌CO2-3+H+Or [H2CO3][H

2CO3]+[CO2(aq)]≪

En pratique, on d´eifinit

CO ∗2(aq)= H2CO3+CO2(aq).Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eChimie des carbonates

Syst`eme d'´equilibres utiles

CO

2(g)⇌CO∗2(aq)

CO ∗2(aq)+H2O⇌HCO-3+H+ HCO -3⇌CO2-3+H+Conditions d'´equilibre K ∗H=[CO∗2(aq)]f

CO2(Loi de Henry)

K ∗1=[H+][HCO-3][CO ∗2(aq)] K ∗2=[H+][CO2-3][HCO -3]Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eValeurspKdes constantes d'´equilibrepK:=-log10(K), par analogie avecpH :=-log10([H+])Consid´erons, p.ex., dans une solution contenant du CO

2dissous, l'´equilibre entre CO2(aq)et HCO-3:

K ∗1=[H+][HCO-3][CO ∗2(aq)]Lorsque [CO ∗2(aq)] = [HCO-3] (→point d'´equivalence) dans cette solution, nous avons K

∗1= [H+]⇔pK∗1=pH⇒points d'´equivalence situ´es auxpKGuy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eConstantes stoechiom´etriques vs. thermodynamiques K ∗H,K∗1etK∗2sont desconstantes stoechiom´etriquescar elles

relient des concentrationsLesconstantes d'´equilibre thermodynamiques KH,K1etK2correspondantesrelient desactivit´esau lieu des concentrationssont fonction de la temp´erature et de la pression uniquement

ont ´et´e ´etablies pour beaucoup de r´eactions L'activit´e{A}et la concentration [A] d'une esp`ece chimique A sont li´ees par le coeiÌifiÌicient d'activit´eγApar {A}=γA[A]γ

Ad´epend de la composition chimique de la solutionGuy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

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Sp´eciation

Alcalinit´eComposition chimique de l'eau de mer

Composition

d'un kilogramme d'eau de mer moyenne (S= 35)Solute mol Na +0.46900 Mg

2+0.05282

Ca

2+0.01028

K +0.01021 Sr

2+0.00009

Cl -0.54588 SO

2-40.02823

HCO -30.00186 Br -0.00084 CO

2-30.00019

B(OH) -40.00008 F -0.00007 B(OH)

30.00033D'apr`es Millero (1982)

Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eCoeiÌifiÌicients d'activit´e Inlfluence non-n´egligeable des coeiÌifiÌicients d'activit´e

IonγNa

+0.666 Cl -0.668 H +0.590 HCO -30.570 CO

2-30.039Conditions:

Eau de mer `a 25

◦C etS= 35

D'apr`es Zeebe et Wolf-Gladrow

(2003, Tab. 1.1.3)Deux approches pour aborder ce probl`eme calcul desγ`a l'aide de mod`eles d'interactions entre solut´es

⇒diiÌifiÌicile et fastidieuxd´etermination empirique de coeiÌifiÌicients stoechiom´etriques

incluant les efffets desγ, en fonction de la temp´erature, de la pression et de la salinit´e

⇒adopt´ee en pratiqueGuy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

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Sp´eciation

Alcalinit´eLes ´echelles depHClassiquementpH =-log10[H+]Cependant, mˆeme en eau douce, les ions H

+libres n'existent qu'en quantit´es n´egligeables en solution:

la plupart sont li´es `a des mol´ecules d'eauEn eau de mer, ce complexage s'´etend `a d'autres solut´es

En eau de mer, il faudrait plutˆot adopterpH =-log10{H+}

⇒inutilisable car{H+}ne peut ˆetre mesur´ee individuellementD´eifinition d'´echelles depH op´erationnelles tenant compte de

la pr´esence d'ions suppl´ementaires pouvant lib´erer des ions H +Motivations essentiellement exp´erimentales Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

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´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eLes ´echelles depH: libre, totale, ...´

Echelle libre (Free Scale)

bas´ee sur [H +]F, la concentration en ions H +libres, y compris les formes hydrat´ees´

Echelle totale (Total Scale)

prend en compte le rˆole de HSO -4: pHT:=-log10[H+]T [H +]T:= [H+]F(1+ST/KS) o`uS T= [SO2-4]+[HSO-4] est la concentration totale de sulfateK

S=[H+]F[SO2-4][HSO

-4]est la constante de dissociation de HSO-4[H +]T≃[H+]F+[HSO-4]Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

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´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eLes ´echelles depH: ... eau de mer´

Echelle de l'eau de mer (Seawater Scale)

prend en compte les rˆoles de HSO -4et de HF: pHSWS:=-log10[H+]SWS [H +]SWS:= [H+]F(1+ST/KS+FT/KF) o`uS

TetKScomme pour l'´echelle totaleF

T= [HF]+[F-] est la concentration totale de lfluorK

F=[H+]F[F-][HF]

est la constante de dissociation de HF[H +]SWS≃[H+]F+[HSO-4]+[HF]Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

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Sp´eciation

Alcalinit´eSp´eciation des carbonates

Pourquoi est-ce que ces pr´ecisions sont importantes?Les constantes stoechiom´etriques de dissociation d'acides

(commeK∗1etK∗2, p.ex.) ont les mˆemes dimensions que [H+] ⇒il faut donc savoir sur quelle ´echelle depH ces constantes sont exprim´eesDialogue mod´elisateurs-exp´erimentalistes se trouve facilit´e si l'on connaˆıt et utilise les mˆemes concepts Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

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Sp´eciation

Alcalinit´eChimie des carbonates

SoitCT= [CO∗2(aq)]+[HCO-3]+[CO2-3]. Les relations d'´equilibre conduisent auxrelations de sp´eciationsuivantes [CO ∗2(aq)]C

T=[H+]2[H

+]2+K∗1[H+]+K∗1K∗2 [HCO -3]C

T=K∗1[H+][H

+]2+K∗1[H+]+K∗1K∗2 [CO 2-3]C

T=K∗1K∗2[H

+]2+K∗1[H+]+K∗1K∗2

LepH joue un rˆole central pour la

sp´eciationdu syst`eme CO2-HCO-3-CO2-3Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

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Sp´eciation

Alcalinit´eSp´eciation: Diagramme de Bjerrum (Bjerrum Plot)24681012 pH -10 -8 -6 -4 -2 log10(conc(mol/kg))

T=25°C

P=0 bar

S=35CO

2(aq)HCO

3 CO 2-

3Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

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Sp´eciation

Alcalinit´eSp´eciation: Diagramme de Bjerrum (Bjerrum Plot)

24681012

pH -10 -8 -6 -4 -2 log10(conc(mol/kg)) pK1* = 5.85 pK

2* = 8.92

T=25°C

P=0 bar

S=35CO

2(aq)HCO

3 CO 2-

3Points d'´equivalence

Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

Chimie des carbonates

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´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eSp´eciation: Diagramme de Bjerrum (Bjerrum Plot)24681012 pH -10 -8 -6 -4 -2 log10(conc(mol/kg))

T=25°C

P=0 barS=35

S=0CO

2(aq)HCO

3 CO 2-

3Eau de mer - eau douce

Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

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´Echelles depH

Sp´eciation

Alcalinit´eSp´eciation: efffets de la temp´erature et de la pression

24681012

pH -10 -8 -6 -4 -2 log10(conc(mol/kg)) S=35

T=25°C

P=0 bar

T=1°C

P=0 bar

T=1°C

P=300 barCO

2(aq)HCO

3 CO 2-

3Eaux de surface temp´er´e et froide, eau profonde (3000m)

Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

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Sp´eciation

Alcalinit´eChimie des carbonates

Rˆoles particuliers de difff´erentes esp`eces CO

2(aq): ´echange air-merCO

2-3: dissolution des carbonatesMesurables

CO

2(aq): par absorption IR (dans des conditions favorables)pH: apr`es avoir tenu compte de toutes les complicationsC

T:par d´egazage par acidiification

Alcalinit´e: titration par un acide fort (p. ex., HCl) Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

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Sp´eciation

Alcalinit´eVariables d'´etat du syst`eme carbonate H +(oupH) et CO2(aq)(ou pCO2) sont les seules esp`eces intervenant dans l'´equilibre des carbonates qui soient directement mesurablesNi H +ni pCO2ne sont conservatifs: variations ne sont pas uniquement contrˆol´ees par les sources et puits du syst`eme, mais aussi par d'autres variables d'´etat du syst`eme (temp´erature, pression) ou d'autres solut´es, ... pH et pCO2ne sont pas des variables d'´etat appropri´ees pour la mod´elisationC Test conservatif et mesurablePour 4 inconnues et 2 relations d'´equilibre il faudrait une deuxi`eme grandeur conservative et mesurable Guy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solution

Introduction

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Sp´eciation

Alcalinit´eL'alcalinit´e: en grandes lignes

Alcalinit´e mesure la capacit´e d'une solution `a neutraliser de l'acide jusqu'au point d'´equivalence du bicarbonate (o`u [HCO

-3] = [H+]), encore appel´edeuxi`eme point d'´equivalenceMesur´ee par titration d'un ´echantillon avec un acide fort

(g´en´eralement HCl) jusqu'`a ce que le point d'´equivalence est atteint; lacourbe de titration(´evolution dupH en fonction de la quantit´e d'acide ajout´ee) pr´esente un point d'inlflection `a

cet endroit, qu'il s'agit de d´eterminer avec pr´ecisionL'alcalinit´e de l'´echantillon est alors d´eifinie comme l'´equivalent

en moles d'acide ajout´e jusqu'au point d'´equivalence

⇒au point d'´equivalence, l'alcalinit´e aura ´et´e r´eduite `a z´eroGuy MunhovenEquilibres chimiques et calcul dupH d'une solutionIntroduction

Chimie des carbonates

Calcul dupHEquilibres chimiques

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