TP:MesuresdepHetdéterminationd’uneconstanted’acidité

CONTEXTELevinaigreestaussivieuxquelacivilisationelle-même,peut-êtreplus.Lesbactériesquitransforment l’éthanolen acide acétique sont présentes partout dans le monde, et toute culture fabriquant la bière ou le vin ainévitablement découvert le vinaigre, résultat naturel de l’évolution de ces boissons alcoolisées laissées à l’airlibre.Les anciens romains faisaient bouillir le«vin aigre» dans des récipients de plombpour produire un sirop trèssucré, le sapa ou sucre de plomb, qui provoqua de nombreux empoisonnements au plomb dans l’aristocratieromaine.Partonsàladécouvertedecetacideparticulier!

DOCUMENTSAVOTREDISPOSITION

Document1:Compositionduvinaigre

Bienconnupoursesqualitésgustatives,levinaigreestaussiutiliséaujourd’huicommeproduitménager pour ses propriétés désinfectantes et détartrantes. Il est fabriqué par oxydationnaturellede l’éthanolprésentdans levinou lecidre.SonpHestcomprisentre2,0et3,0et ilcontientmajoritairementdel’acideéthanoïquedeformuleCH3COOH.L’acideéthanoïque,notéeAH,(voirmoléculeci-contre)estunacidefaible.Sabaseconjuguée,notéeA-estl’ionéthanoate,deformuleCH3COO-.

Document2:Mélanged’unacidefaibleetdesabaseconjuguée

Enl’absenced’autresacidesoubases,lemélanged’unequantiténi(AH)d’unacidefaibleetd’unequantiténi(A-)desabaseconjuguéedansl’eauconduitàl’équilibrechimiquesuivant:

CH3COOH(aq)+CH3COO-(aq) CH3COOH(aq)+CH3COO-(aq)

Ainsi, lesconcentrationsdesdeuxespècesnevarientpasetrestentégalesauxconcentrations initialesdans le

mélange: [ ]mélange

if V

)AH(nAH = et [ ]

mélange

if V

)A(nA

−− = .

Document3:Constanted’aciditéKad’uncoupleAcide(AH)/Base(A-)

La valeur du rapport[ ] [ ]

[ ]ff3f

AHOHA +−

est constante à une température donnée et porte le nom de constante

d’acidité,notéKa.

LepKaestdéfiniparpKa=-log(Ka).LarelationquilielepHetlepKa ducoupleHA/A-estalors:[ ][ ] ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+=

−

f

fa AH

AlogpKpH .

LepKad’uncouplepeutêtredéterminégraphiquement,enmesurantlepHdedifférentessolutionsobtenuespardesmélangesdevolumesvariablesdel’acideetdesabaseconjuguée.

TRAVAILAEFFECTUER

1. Analyseduproblème

1.1. Apartirdumatérielprésentsurvotrepaillasseetentenantcomptede laprécisionattendue,préciserpour chaque mélange à réaliser la verrerie utilisée ainsi que son volume. Pour limiter le nombre demanipulations,ilfaudraréaliserchaqueprélèvementenutilisantqu’unseulinstrumentdeverrerie.

Mélange1 Mélange2VsolutiondeAH(mL) 25,0 5,0VsolutiondeA-(mL) 10,0 20,0Veaudistillée(mL) 20 20

Mélange1:

………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Mélange2:

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

2. RéalisationdesmélangesetmesuredupHPréparer les deux mélanges et effectuer pour chacun d’eux, une mesure de pH. On précise que lespH-mètresnepasétalonnés.Remplirensuiteletableausuivant:

Mélange1 Mélange2 Mélange3 Mélange4VsolutiondeAH(mL) 25,0 5,0 25,0 5,0VsolutiondeA-(mL) 10,0 20,0 5,0 10,0Veaudistillée(mL) 20 20 20 20

pH ………….. ………….. 4,0 5,0

APPELN°1 Appelerleprofesseurpourluiprésenterlaréponseouencasdedifficulté.

APPELN°2 Appelerleprofesseurpourqu’ilassisteauxmélangesetàlamesuredepHouencasdedifficulté.

3. Exploitation:

3.1 Sachantque: [ ][ ] AH

A

f

f

VV

AHA −

=−

,remplirletableausuivant:

Mélange1 Mélange2 Mélange3 Mélange4

[ ][ ]f

f

AHA−

…………… …………… 0,20 2,0

[ ][ ] ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −

f

f

AHAlog …………… …………… -0,70 0,30

3.2 Tracer,surl’annexefournie,lacourbe [ ][ ]

)AHA(logfpH

f

f⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

−

.

3.3 Pourquellevaleurde [ ][ ] ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −

f

f

AHAlog a-t-onpH=pKa?

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

3.4 DéterminergraphiquementlavaleurdupKaducouple(faireapparaîtrelaconstruction).

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

3.5 LepKaducoupleCH3COOH/CH3COO–estégalà4,8à25°C.

Comparerlavaleurobtenueexpérimentalementetlavaleurattendue.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

3.6 Donnerl’équationdelacourbepH=f( [ ][ ] ⎟

⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −

f

f

AHAlog ).Justifier.

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..

…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………….

APPELN°3 Appelerleprofesseurpourluiprésenterlegraphiqueouencasdedifficulté.

APPELN°4 Appelerleprofesseurpourluiprésenterlecalculouencasdedifficulté.

ANNEXEACOMPLETERETARENDRE