Réaction acido-basique

On considère une solution d’acide benzoïque C6H5COOH\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH} de concentration C=102 mol. L1C=10^{-2} \text { mol. } L^{-1} et de volume V=100ml le PH de cette solution égale à 3,1
C6H5COOH+H2OC6H5COO+H3O+\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COO}^{-}+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}

Avancement maximal et avancement final

Avancement maximal

CVxmax=0C V-x_{\max }=0
xmax=CVx_{\max }=C V

Avancement final

[H3O+]=nf(H3O+)V=xfV\left[H_{3} O^{+}\right]=\frac{n_{f}\left(H_{3} O^{+}\right)}{V}=\frac{x_{f}}{V}
xf=[H3O+]×V=10PH×Vx_{f}=\left[H_{3} O^{+}\right] \times V=10^{-P H} \times V

Le taux d’avancement

τ=xfxmax\tau=\frac{x_{f}}{x_{\max }}

Le produit ionique de l’eau

Ke=[H3O+]eq[HO]eqK_{e}=\left[H_{3} O^{+}\right]_{\mathrm{e} q}\left[H O^{-}\right]_{\mathrm{e} q}

Constante d’acidité KA\boldsymbol{K}_{\boldsymbol{A}} du couple acide / base

La constante d’acidité KA\boldsymbol{K}_{\boldsymbol{A}} est la constante d’équilibre associée à l’équation de la réaction d’un acide avec l’eau (elle ne dépend que de la température)
KA=[Base]eq[H3O+]eqq[Acide]eqK_{A}=\frac{[B a s e]_{\mathrm{e} q}\left[H_{3} O^{+}\right]_{\mathrm{e} q} q}{[A c i d e]_{\mathrm{e} q}}

Relation entre pH d’une solution et PKAP K_{A}

KA=[B]eq[H3O+]eq[AH]eq\boldsymbol{K}_{\boldsymbol{A}}=\frac{[\boldsymbol{B}]_{\mathrm{e} q}\left[\boldsymbol{H}_{3} \boldsymbol{O}^{+}\right]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}}}{[\boldsymbol{A} \boldsymbol{H}]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}}}
KA=[H3O+]eq[B]eqq[AH]eq\boldsymbol{K}_{\boldsymbol{A}}=\left[\boldsymbol{H}_{3} \boldsymbol{O}^{+}\right]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}} \cdot \frac{[\boldsymbol{B}]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}} \boldsymbol{q}}{[\boldsymbol{A} \boldsymbol{H}]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}}}

log(KA)=log([H3O+]eq[B]eq[A]eq)-\log \left(\boldsymbol{K}_{A}\right)=-\log \left(\left[\boldsymbol{H}_{3} \boldsymbol{O}^{+}\right]_{\mathrm{e}} \boldsymbol{q} \cdot \frac{[\boldsymbol{B}]_{\mathrm{e}} \boldsymbol{q}}{[\boldsymbol{A}]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}}}\right)
PKA=log([H3O+]eq)log([B]eq[AH]eq)\mathrm{P} \boldsymbol{K}_{\boldsymbol{A}}=-\log \left(\left[\boldsymbol{H}_{3} \boldsymbol{O}^{+}\right]_{\mathrm{e} \boldsymbol{q}}\right)-\log \left(\frac{[\boldsymbol{B}]_{\mathrm{e}} \boldsymbol{q}}{[\boldsymbol{A} \boldsymbol{H}]_{\mathrm{e} q}}\right) \mid
PH=PKA+log([B][AH])\boldsymbol{P} \boldsymbol{H}=\boldsymbol{P} \boldsymbol{K}_{A}+\log \left(\frac{[\boldsymbol{B}]}{[\boldsymbol{A H}]}\right)

Constante d’équilibre K des réactions acido-basiques

C6H5COOH+H2OC6H5COO+H3O+\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}+\mathrm{H}_{2} \mathrm{O} \rightleftharpoons \mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COO}^{-}+\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}
KA=[C6H5COO]eq[H3O+]eqq[C6H5COOH]eqK_{A}=\frac{\left[C_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COO}^{-}\right]_{\mathrm{e} q}\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{e} \mathrm{q}} \mathrm{q}}{\left[\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}\right]_{\mathrm{e} q}}
K=[C6H5COO]eq[H3O+]eqq[C6H5COOH]eqK=\frac{\left[C_{6} H_{5} \mathrm{COO}^{-}\right]_{\mathrm{e} q}\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{e} q} \mathrm{q}}{\left[\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}\right]_{\mathrm{e} q}}

Constante d’équilibre K des réactions acido-basiques

C6H5COO+HCOOHHCOO+C6H5COOH\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COO}^{-}+\mathrm{HCOOH} \rightleftharpoons \mathrm{HCOO}^{-}+\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}
KA1=[C6H5COO]eq[H3O+]eqq[C6H5COOH]eqK_{A 1}=\frac{\left[C_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COO}^{-}\right]_{\mathrm{e} q}\left[\mathrm{H}_{3} \mathrm{O}^{+}\right]_{\mathrm{e} q} \mathrm{q}}{\left[\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}\right]_{\mathrm{e} q}}
KA2=[HCOO]eq[H3O+]eq[HCOOH]eqK_{A2}=\frac{\left[HCOO^{-}\right]{e'q}\left[H{3} O^{+}\right]{e'q}}{[H COOH]_{eq}}
K=[C6H5COOH]eq[HCOO]eq[C6H5COO]eˊq[HCOOH]eqqK=\frac{\left[\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COOH}\right]_{\mathrm{e} q}\left[\mathrm{HCOO}^{-}\right]_{\mathrm{e} q}}{\left[\mathrm{C}_{6} \mathrm{H}_{5} \mathrm{COO}^{-}\right]_{\mathrm{é} q}[\mathrm{HCOOH}]_{\mathrm{e} q} \mathrm{q}}
Réaction d’une base avec l’eau
A+H2OAH+HOA^{-}+H_{2} O \rightleftharpoons A H+H O^{-}

Comportement des acides dans une solution aqueuse

Un acide A1\mathrm{A}_{1} est plus fort qu’un acide A2\mathrm{A}_{2} si, à concentration égale, le taux d’avancement final de sa réaction avec l’eau est plus grand τ1>τ2\tau_{1}>\tau_{2}

Comportement des bases dans une solution aqueuse

Une base B1\mathrm{B}_{1} est plus forte qu’une base B2\mathrm{B}_{2} si, à concentration égale, le taux d’avancement final de sa réaction avec l’eau est plus grand τ1>τ2\tau_{1}>\tau_{2}

Domaines de prédominance et diagrammes de distribution

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