Variation du pH : acide faible ou base faible, indicateurs colorés
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• montrer que la réaction d'un acide faible avec une base forte (ou d'une base faible avec un acide fort) est pratiquement totale ;
• interpréter les courbes de dosage correspondantes et repérer la demi-équivalence et l'équivalence ;
• déterminer un pKa à partir d'une courbe de dosage ;
• choisir un indicateur coloré adapté.
Prérequis : constante d'acidité, pH des solutions d'acides et de bases faibles, dosage acide fort-base forte.
Situation de départ
Le vinaigre contient de l'acide éthanoïque, un acide faible ; l'eau de Javel et les produits ménagers ammoniaqués contiennent des bases faibles. Peut-on les doser comme un acide fort, et avec quel indicateur ?
I. Une réaction pratiquement totale
La réaction d'un acide faible AH avec les ions hydroxyde, AH + OH- A- + H2O, a pour constante :
II. Dosage d'un acide faible par une base forte
La courbe pH = f(VB) part d'un pH plus élevé que pour un acide fort de même concentration, et le saut de pH est plus petit. Elle présente deux points d'inflexion :
Points remarquables
- à la demi-équivalence (VB = VBE/2), la moitié de l'acide a réagi : [AH] = [A-], donc pH = pKa ; autour de ce point, le pH varie peu ;
- à l'équivalence, CA.VA = CB.VBE ; la solution contient la base faible A- : pHE > 7.
Pourquoi pH = pKa à la demi-équivalence ? La moitié de l'acide AH a été transformée en A- par une réaction pratiquement totale : [A-] = [AH]. Dans l'expression Ka = [H3O+].[A-][AH], les deux concentrations se simplifient : [H3O+] = Ka, soit pH = pKa. Autour de ce point, le pH varie très peu quand on ajoute de la base.
Pourquoi pHE > 7 ? À l'équivalence, tout se passe comme si l'on avait dissous le sel Na+ + A- : l'ion A- est une base faible, qui réagit un peu avec l'eau en donnant des ions OH-.
20,0 mL de vinaigre dilué 10 fois sont dosés par la soude à 0,10 mol.L-1 : VBE = 16,8 mL et, pour VB = 8,4 mL, pH = 4,8. Donc CA = 0,10 x 16,8/20,0 = 8,4.10-2 mol.L-1 (0,84 mol.L-1 pour le vinaigre) et pKa = 4,8.
III. Dosage d'une base faible par un acide fort
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