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Spécialité PC

• Constitution et transformation de la matière

DOSSIER 9

LES ACIDES Į-AMINÉS - ACIDES FAIBLES

LES ACIDES A-AMINÉS - ACIDES FAIBLES

T erm

Spécialité PC

• Constitution et transformation de la matièreLES ACIDES Į-AMINÉS - ACIDES FAIBLES

DOSSIER

1 ObjectifsReprésenter le diagramme de prédominance d'un couple acide-base. Exploiter un diagramme de prédominance ou de distribution.

Citer les propri

t s d'une solution tampon. Justi er le choix d'un indicateur coloré lors d'un titrage.

Terminale spécialité

- Sciences physiques et chimiquesConstitution et transformation de la matière

Thème 1

• Prévoir l'état nal d'un système, siège d'une transformation chimique.

Partie B

• Comparer la force des acides et des bases.

Notions et contenusConstante d'acidité, produit ionique de l'eau, réaction d'un acide avec l'eau, solutions courantes d'acide et de base, diagrammes de prédominance et de distribution d'un couple acide-base ; espèce prédominante ; cas des indicateurs colorés et des acides alpha-amin s, solution tampon.

Compétences

mobiliséesS'approprier APP

Analyser ANA

Réaliser REA

Valider VAL

Raisonner RAI

Communiquer COM

© Nathan

IMPACT DU TAUX D'ACIDITÉ SUR L'ENVIRONNEMENT

La couleur des hortensias change avec le

taux d'acidité de la terre, le goût acide du citron est plus prononcé que celui de l'avocat, le pH du sang reste proche de 7,4 et l'eau du robinet est plus calcaire dans certaines régions que dans d'autres. Ces phénomènes s'expliquent en étudiant les acides et les bases que l'on côtoie au quotidien. Il est possible d'agir sur notre environnement pour mieux le protéger.

On peut, par exemple, réguler le pH de

l'eau d'un lac dont le taux d'acidité serait trop élevé afin d'éviter la disparition complète de certains poissons.Les hortensias bleus © Binette et jardin

Rebecca Guelin

9 2

© Nathan

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DOSSIER 9

LES ACIDES Į-AMINÉS - ACIDES FAIBLES

À savoir

La constante d"équilibre de la réaction de la forme acide AH avec l"eau est appelée constante d"acidité du couple AH/A et notée Ka

AH(aq) + H

2

O(l) A

(aq) + H 3 O (aq)

Ka(AH/A

on dénit aussi: pKa = - log Ka, soit Ka = 10 -pKa

POUR BIEN D

MARRER

L"eau

L"eau est un

ampholyte , une espèce susceptible de jouer le rôle de base ou d"acide selon l"espèce avec laquelle elle est mise en présence. Son caractère amphotère lui permet de réagir sur elle-même selon la réaction: H 2

O(l) + H

2

O(l) H

3 O (aq) + OH (aq), appelée autoprotolyse de l"eau La constante d"équilibre de cette réaction est appelée produit ionique de l"eau et notée Ke: Ke =

Constante d"acidité Ka d"un couple AH/A

Un acide faible AH est un acide dont la réaction avec l"eau n"est pas totale. Sa base conjuguée, A est une base faible. Par exemple, l"équation de la réaction de l"acide éthanoïque avec l"eau s"écrit: CH 3 CO 2

H(aq) + H

2

O(l) CH

3 CO 2- (aq) + H 3 O (aq) Le vinaigre contient de l'acide éthanoïque de formule CH 3 CO 2 H.

Une solution de vinaigre contient 1,3 mol·L

-1 d'acide éthanoïque.

Son pH est proche de 2,32.

1. ANA/RAI Vérier que l"acide éthanoïque est un acide faible. On pou rra s"aider d"un tableau d"avancement. 2.

REACalculer le rapport

3. REA Calculer ce même rapport dans le cas de la solution de vinaigre diluée - au 20

ème

, son pH est alors proche de 2,97. - au 100

ème

, son pH est alors proche de 3,32. 4.

VAL Conclure.

Eau © Public Domain

Cristaux d'acide éthanoïque

© D. Gingrich

3

© Nathan

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DOSSIER 9

LES ACIDES Į-AMINÉS - ACIDES FAIBLES

Document 1: L"acidité des fruits

L"acidité des fruits est un important facteur pour la saveur et pour l"aptitude à la gélication des contures. Les prin cipaux acides rencontrés sont l"acide malique (pomme, coing, prune, cerise, banane, pêche), l"acide tartrique (rai sin), l"acide succinique (cerise, groseille), l"acide citrique (agrumes, gue ananas, cassis, framboise, myrtille). Les fruits sont inégalement acides. Les moins acides sont la banane, l"avocat, le kaki ; l"orange amère, le citron sont plus acides. Le tableau sui- vant indique le pH du jus de quelques fruits, donc mesuré en milieu aqueux. Il est compris entre 2,4 pour le citron, fruit le plus acide, et 4,7 pour la poire très mûre.

D'après "Chimie des contures»

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chap3.indd Sec1:7123/09/2010 10:17:27

Partie A: Force comparée des acides faibles

La force d'un acide est d'autant plus grande que celui-ci réagit avec l'eau pour une concentration initiale donnée. Une échelle de pKa permet de comparer la force relative de deux acides faibles.

Document 2: Quelques acides comestibles

AcidespKa de

première aciditéCouples acide/base acide malique (acide dicarboxylique répandu dans le règne végétal qui contribue à la saveur agréable de certains fruits.)3,5 C 4 H 6 O 5 / C 4 H 5 O 5- acide succinique (acide présent dans tous les organismes vivants, premi rement identié dans le succin - aussi appelé ambre jaune -, d'où son nom.)4,2 C 4 H 6 O 4 / C 4 H 5 O 4- acide citrique (acide présent en abondance dans le citron).3,1 C 6 H 8 O 7 / C 6 H 7 O 7- acide tartrique (produit naturel, présent dans les fruits comme la gue, l'ananas, ou le raisin et conf re l'acidité au vin. Il est aussi connu sous le nom de "sel acide de potassium»).3,0 C 4 H 6 O 6 / C 4 H 5 O 6- 4

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1 ANA/RAI Montrer que la force de l"acide est d"autant plus grande que le pKa

de son couple est faible.

2 APP Classer par force croissante les acides contenus dans les fruits cités

dans le

Document 1

3 APP L"acide citrique est un triacide: il est susceptible de perdre trois protons.

Écrire les trois couples acide/base correspondants.

4 APP Comparer la force de l"acide de chacun des couples de l"acide citrique

dont les pKa sont respectivement 3,1 ; 4,8 et 6,4.

Partie B : Comment relier le pH

à la composition du mélange à l'équilibre ? Un acide faible et sa base conjuguée coexistent dans le mélange réactionnel à l"équilibre. Il est possible de relier la valeur du pH à leurs concentrations.

5 REA Montrer que la relation Ka= peut s'écrire:

pH = pKa + log (relation de Henderson-Hasselbalch)

6 REA Exprimer la valeur du pH lorsque [AH]

eq = [A eq 5

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LES ACIDES Į-AMINÉS - ACIDES FAIBLES

7 APP En vous appuyant sur le Document 3, donner la valeur du pKa du couple

(H 2 F 2 /HF 2-

8 APP/VAL Donner un encadrement de la valeur du pKa du couple (HF/F

et montrer qu"il est compatible avec la valeur de la constante d"acidité Ka 1 donnée dans le

Document 3

9 APP Comparer les forces des acides HF et H

2 F 2 Document 3 : La gravure, une des étapes de la fabrication d'une puce

Sur une puce cohabitent des

milliards de transistors. La chimie intervient au cœur de leur fabrication en gravant une couche de SiO 2 de façon sélec- tive.

Le procédé chimique BOE "

Bufiered Oxide Etching

» utilise un mélange d'acide uo

rhydrique (HF) et de uorure d'ammonium (NH 4

F). Le BOE peut être élaboré par

ajout de NH 3 sur une solution de HF mise en excès, de sorte que l'ensemble de NH 3 est transformé en NH 4 F par une réaction quasi-totale de l'acide sur la base, et l'excès de HF judicieusement choisi permet de formuler le mélange nal HF/NH 4 F.

Le tableau ci-contre représente la compo

sition centésimale des diérents composés uorés du mélange pour un volume crois- sant d'ammoniaque versé: 144

Chimie et technologies de l'information

Ka 1 = 10 -3,16 [F ][H 3 O [HF] Ka 2 = 10 -9,2 =[NH 3 ][H 3 O [NH 4 Kd 1 = 3,963 =[HF 2- [HF][F ]Kd 2 = 2,7 =[H 2 F 2 [HF] 2 K e = 10 -14 = [H 3 O ][OH [H 3 O ] + [NHquotesdbs_dbs24.pdfusesText_30

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