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15.9:

Mélanges d'acides

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Chemistry
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JoVE Core Chemistry
Mixtures of Acids

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Dans un mélange d’un acide fort et d’un acide faible, l’acide fort se dissocie complètement et augmente la concentration d’ions hydronium, de manière significative tandis que l’acide faible ne se dissocie que partiellement. De même, dans un mélange de deux acides faibles, l’acide qui est relativement plus fort produit plus d’ions hydronium que l’acide plus faible. Dans les deux cas, la dissociation de l’acide le plus faible est supprimé lorsqu’il est en présence d’un acide plus fort.Le principe de le Châtelier explique que la formation d’ions hydronium par les déplacements d’acide plus forts change l’équilibre vers les réactifs, réduisant ainsi la dissociation de l’acide faible. Ainsi, le pH d’un mélange d’acides est principalement déterminée par la concentration de l’acide plus fort. Par exemple, dans un mélange contenant acide chlorhydrique de 0, 15 molaire et acide cyanhydrique de 0, 30 molaire, acide chlorhydrique un acide fort produit une concentration en ions hydronium de 0, 15 molaire.En revanche, l’acide cyanhydrique un acide faible ne se dissocie que partiellement. La concentration d’ions hydronium produit par l’acide cyanhydrique peut être calculée à partir de sa constante de dissociation acide, Ka, et une table ICE. La concentration initiale des ions hydronium est égale à la concentration initiale d’acide chlorhydrique, 0, 15 molaire, et la concentration initiale des ions cyanure est nulle.Le changement de concentration des ions hydronium et des ions cyanure est désignée x. Comme x est un nombre relativement faible, 0, 30 moins x peut être assimilé à 0, 30, et 0, 15 plus x peut être assimilé à 0, 15 en utilisant la règle des 5%Le Ka de l’acide cyanhydrique est de 4, 9 10⁻¹⁰, et il est égal à la concentration d’ions hydronium fois la concentration d’ions cyanure divisée par la concentration d’acide cyanhydrique. Remplacer les valeurs de la table ICE dans l’expression Ka donne la concentration d’ions hydronium produits par l’acide cyanhydrique, qui est négligeable par rapport à la concentration en ions hydronium produit par l’acide chlorhydrique.Le pH peut être calculé en prenant le log négatif de la concentration en ions hydronium 0, 15 molaire. Par conséquent, le pH du mélange est uniquement déterminé par la concentration d’acide chlorhydrique, l’acide fort. De même, le pH d’un mélange de deux acides faibles présent en quantités égales sera principalement déterminé par la concentration de l’acide relativement plus fort.Par exemple, dans un mélange d’acide fluorhydrique et acide cyanhydrique, acide fluorhydrique sera le principal déterminant du pH du mélange, car il a un Ka de 3, 5 10⁻⁴, ce qui est presque un million de fois plus élevé que le Ka de l’acide cyanhydrique.

15.9:

Mélanges d'acides

Le pH d’une solution contenant un acide peut être déterminé en utilisant sa constante de dissociation acide et sa concentration initiale. Si une solution contient deux acides différents, son pH peut être déterminé à l’aide d’une des méthodes suivantes, selon la force relative des acides et leurs constantes de dissociation.

Un mélange d’un acide fort et d’un acide faible

Dans le mélange d’un acide fort et d’un acide faible, l’acide fort se dissocie totalement et devient la source de presque tous les ions hydronium présents dans la solution. En revanche, l’acide faible révèle une dissociation partielle et produit une concentration négligeable d’ions hydronium. L’importante concentration d’ions hydronium produite par l’acide fort réduit davantage la dissociation de l’acide faible. Cela se produit parce que, selon le principe de Le chatelier : “ lorsqu’un système chimique à l’équilibre est perturbé, le système se déplace dans le sens qui minimise la perturbation “. L’excès d’ions hydronium produit par l’acide fort perturbe l’équilibre, et donc la réaction se déplace dans le sens inverse jusqu’à ce que l’équilibre soit établi. Cela entraîne une diminution de la dissociation de l’acide faible. En raison de cette diminution, un pH d’un mélange d’acide fort et faible peut être calculé à partir de la concentration de l’acide fort seulement. Par exemple, le pH d’un mélange ayant des concentrations égales d’acide chlorhydrique (HCl), un acide fort, et d’acide formique (HCHO2), un acide faible, peut être déterminé à partir de la concentration d’HCl uniquement. Si la concentration d’HCl dans le mélange est de 0,0020 M, son pH peut être calculé comme suit.

Eq1

Ici, la concentration des ions hydronium produits par HCHO2 et l’auto-ionisation de l’eau est négligeable et peut donc être ignorée.

Un mélange de deux acides faibles avec des constantes de dissociation différentes

Dans un mélange de deux acides faibles, le pH d’un mélange sera déterminé par l’acide le plus fort si sa constante de dissociation est significativement plus élevée que l’acide le plus faible. Par exemple, dans un mélange ayant une concentration égale d’acide nitreux (HNO2) et d’acide hypochloreux (HClO), le HNO2 sera le principal déterminant du pH du mélange car son Ka (4,6 × 10−4) est environ 10 000 fois plus élevé que le Ka (2,9 × 10−8) de HClO. D’après le principe de Le Chatelier, HClO révèle une dissociation plus faible en présence de HNO2.