الوحدة الاولى بالباوربوانت

Download Report

Transcript الوحدة الاولى بالباوربوانت

Slide 1

‫تطور حالـة جملة كيميائيـة‬
‫خالل تحـول كيميـائي‬
‫نحو حالة التــوازن‬


Slide 2

‫•‬

‫•‬
‫•‬
‫•‬

‫•‬

‫قيـاس ‪ pH‬محـلول ثم تعييـن خاصية المحـلول (حمـضي ‪،‬‬
‫معتـدل ‪ ،‬أسـاسي )‪.‬‬
‫التمييـز بيـن األحماض القـوية واألحماض الضعيفـة ‪ ،‬وبيـن‬
‫األسـس القوية واألسـس الضعيفـة ‪.‬‬
‫توظيف النسـبـة النهـائية لتقـدم التفاعـل من أجـل تبريـر حالـة‬
‫التــوازن‪.‬‬
‫استعمال ثوابـت الحموضة ‪ ka‬و ‪ pKa‬من أجـل مقــارنة‬
‫الثنـائيات أسـاس‪ /‬حمض ‪.‬‬
‫استعـمال منحـنى المعايـرة )‪ pH = f(V‬من أجـل تعييــن‬
‫التركيــز المولي لمحـلول معايـر‪.‬‬


Slide 3

‫‪ – 1‬قياس ‪ pH‬محلول ثم تعيين خاصية المحلول‬
‫(حمضي ‪ ،‬معتدل ‪ ،‬أساسي ) ‪:‬‬
‫‪ pH‬هي وسيلة أبتكرها العالم الدنماركي ‪Sorensen‬‬
‫لقياس الحموضة ‪.‬‬
‫وهـي صالـحـة ألجــل تـركيــز ]‪ [ H3O+‬محـصـورة بيــن‬
‫‪ 1 mol/l‬و ‪ 10-14 mol/l‬عـنـد ‪.25°C‬‬
‫العالقة الرياضية ‪:‬‬
‫]‪pH = - Log [H3O+‬‬
‫أو ‪:‬‬
‫‪[H3O+] = 10-pH‬‬


Slide 4

‫قيــاس الـ ‪ pH‬يكــون ‪:‬‬
‫• بواسطـة الكـواشف الملونة ‪:‬‬
‫مثـــالا‪ :‬ورق ‪ pH‬أو بعض المحـاليـل‬

‫• بواسطــة ‪pH mètre‬‬


Slide 5

‫‪ – 2‬التميـيـز بيـن األحماض القـوية واألحماض‬
‫الضعيفة ‪ ،‬وبين األسس القوية واألسس الضعيفة ‪:‬‬
‫• الحمض القوي هو الذي يتشرد كليا ا في الماء ‪:‬‬
‫‪HCl + H2O‬‬
‫‪H3O+ + Cl-‬‬

‫ التفاعــل سريـــع ‪.‬‬‫ التفاعـل تــام أي يختفـــي فيه المتفاعــل ‪.‬‬‫‪ -‬معادلــة التفـاعـل موجهــة ‪.‬‬


Slide 6

‫• الحمـض الضعيـف يتشــرد جزئيـا ا في المـاء ‪:‬‬
‫‪CH3COOH + H2O‬‬
‫‪CH3COO- + H3O+‬‬
‫ التفاعـــل بطــيء ‪.‬‬‫ التفاعـــل غير تــام ‪.‬‬‫ نوجه معادلة التفاعل بشعاعين متعاكسين ‪.‬‬‫ أو نكتب رمز ( = ) بين المتفاعالت والنواتج ‪ .‬مثال ‪:‬‬‫‪CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+‬‬
‫المقصود من رمز المساواة هو أنه عند حد التفاعل أو توازن‬
‫التفاعل (‪ )Equilibre : eq‬تكون كـل المتفاعالت والنواتج‬
‫موجودة ‪.‬‬


Slide 7

‫في الواقــع الذي يحـدث للحمـض الضعيـف (مثالا ‪ :‬حمض‬
‫اإليثــانويــك ) عنـدما يتـشـرد فـي المـاء ‪ ،‬يعــطي شــوارد‬
‫اإليثـانـوات وشـوارد الهيـدرونيـوم التي تتفـاعل مع بعضها‬
‫مجــدداا لتعــطي مـن جهـتهــا حمـض اإليثـانويـك والمــاء ‪،‬‬


Slide 8

‫لو نضيـف حمــض قــوي أو أســاس قــوي إلى المحـلول‬
‫المتواجـد فيـه الحمـض الضعـيف واألســاس المـرافـق لـه‬
‫عنــد حــالـة التــوازن ( ‪ ، ) eq‬فإنهمــا يزيحـان نسـبيـــا ا‬
‫تــوازن التـفـاعـل دون أن يـزيــال الحمــض الضعيــف أو‬
‫األســاس المــرافــق لــه ‪.‬‬


Slide 9

‫• األسـاس القــوي هــو الـذي يتشــرد كليــا ا في المـاء ‪:‬‬
‫)‪BH+ + OH- (aq‬‬

‫‪B(aq) + H2O‬‬

‫• األسـاس الضعيـف هـو الـذي يتشــرد جزئيـا ا في المــاء ‪:‬‬
‫)‪BH+ + HO- (aq‬‬

‫‪B(aq) + H2O‬‬

‫أو‬

‫)‪BH+ + HO- (aq‬‬

‫=‬

‫‪B(aq) + H2O‬‬


Slide 10

‫‪ – 3‬توظيف النسبة النهائية لتقدم التفاعل من أجل‬
‫تبرير حالة التوازن ‪:‬‬
‫تطـور جمـلة كيميائيـة نحـو حالـة التــوازن ‪:‬‬
‫قبــل الشــروع في الـدراسة ‪ ،‬نطلــّـع على المصطلحـات‬
‫المستعمـــلة ‪:‬‬
‫‪ ‬المتفاعـل المحــد ‪ :‬هـو المتفـاعـل الـذي تكـون كميته أقـل‬
‫مما تفـرضه ستـوكومترية التفـاعـل )‪.(Stoechiométrie‬‬
‫‪ ‬نهـاية التفاعـل ‪ :‬عنـدما يختـفي أحـد المتفاعـالت(محـد) ‪،‬‬
‫او يكـون استقـرار (تـوازن) بيـن المتفــاعالت والنــواتـج ‪،‬‬
‫نعبـر عن الزمن المناسب لها بـ ‪( tf :‬عنـدما تبلــغ الجملـة‬
‫حـالتها النهـائيـة ) ‪.‬‬


Slide 11

‫‪ ‬تـقـدم التفـاعـل ‪ : x‬عـدد مـوالت المتفـاعـل التي أختفـت‬
‫في التفـاعـل الكيميـائي عنـد اللحظـة ‪. t‬‬
‫‪ ‬تـقـدم التفـاعـل النهـائي ‪ : xf‬عـدد مـوالت المتفـاعـالت التي‬
‫أختفـت في التفـاعـل الكيميائي عـند اللحظـة ‪. tf‬‬
‫‪ ‬تـقـدم التفاعـل األعظـمي ‪ : xmax‬عـدد مـوالت المتفـاعـل‬
‫التي أختفـت كليـا ا في التفـاعـل الكيميـائي عـند اللحظـة ‪. tf‬‬

‫مـــالحظــة ‪:‬‬
‫* إذا كــانت ‪ xf = xmax :‬فــإن ‪:‬‬
‫ المتفــاعـل تفاعـل كليــا ا (متفـاعـل محـد ) ‪.‬‬‫ التفـاعــل تـــام ‪.‬‬‫حيث ‪ : n0‬عدد الموالت األصلية‬
‫‪xmax = n0 -‬‬


Slide 12

‫* إذا كـان ‪ ، x < xmax‬فـــإن ‪:‬‬
‫ المتفـاعل لـم يتفـاعـل كليــا ا ‪.‬‬‫ التفــاعـل غيــر تــام ‪.‬‬‫‪ ‬نسبـة تقــدم التفـاعـل ‪ τ‬عند اللحظــة ‪: t‬‬

‫‪x‬‬

‫‪τ ‬‬

‫‪x max‬‬
‫‪ ‬نسبـة نهائية لتقــدم التفـاعـل ‪ τf‬عند اللحظــة ‪: tf‬‬

‫‪xf‬‬
‫‪x max‬‬

‫‪τf ‬‬


Slide 13

‫مـــالحظــة ‪:‬‬
‫* بصفـة عـامة ‪0 ≤ τf ≤ 100 % :‬‬
‫* إذا كــانت ‪:‬‬

‫‪τf < 100 %‬‬
‫فـــإن التــفــاعــل غــيــر تـــام ‪.‬‬
‫* إذا كـــانت ‪:‬‬

‫‪τf = 100 %‬‬
‫فـــإن التــفـاعــل تـــــام ‪.‬‬


Slide 14

‫‪ ‬مقــــارنــــة بين ‪ xmax‬و ‪: xf‬‬
‫سـنــراهــا في دراســة مثــالــيـن ‪ :‬حمــض قـــوي‬
‫وحمــض ضعــيف ‪:‬‬
‫‪ – 1‬مثــال ‪ :‬حمــض قـــوي ‪:HCl‬‬
‫نــذيب ‪ 0,01 mol‬من حمض كـلور الهيدروجيـن‬
‫في ‪ 1L‬من الماء فأصبـح للمحلـول الناتــج ‪. pH=2‬‬
‫أ – أنشــأ جــدول تقـدم التفـاعـل ‪.‬‬
‫ب‪ -‬أحسب ‪. xf , xmax‬‬
‫ج – اسـتنتج ‪ ،τf‬مـا هي طبيعــة الحمــض ؟‬


Slide 15

‫الحـــــل ‪:‬‬
‫أ – إنشاء الجـــدول ‪:‬‬
‫‪H3O+ + Cl-‬‬

‫‪HCl + H2O‬‬

‫‪0‬‬

‫‪0‬‬

‫بـزيـــادة‬

‫‪n0‬‬

‫‪x‬‬

‫‪x‬‬

‫بـزيـــادة‬

‫‪n0 - x‬‬

‫‪xmax‬‬

‫بـزيـــادة‬

‫‪xmax‬‬

‫معادلـة‬
‫التفاعـل‬
‫الحـــالــة‬
‫األبتـدائية‬
‫الحـــالــة‬
‫اإلنتقــالية‬

‫الحـــالــة‬
‫‪ n0- xmax‬النهــائيــة‬


Slide 16

‫ب – حســاب ‪: xf , xmax‬‬
‫عــدد موالت = ‪ 55,5‬مول (ومنه كلمة بزيادة مناسبة)‪.‬‬
‫عــدد موالت الحمض ‪ HCl‬في الحالة اإلبتدائية ‪:‬‬
‫‪n0 = 0.01 mol‬‬
‫حمـض ‪ HCl‬هـو المتفـاعـل المحـد ألن عـدد مـوالته‬
‫أقـل بكثيـر من العدد الستوكيـومتـري ‪.‬‬
‫* لـو يتـفـــاعــل كليــا ا فـــإن ‪:‬‬
‫‪xmax = n0 = 0,01 mol‬‬
‫* بمــــا أن ‪:‬‬
‫‪pH = 2‬‬
‫‪[ H3O+] = 10-2 mol/L‬‬


Slide 17

‫فنصـــل إلى ‪:‬‬
‫‪xf = [H3O+] V = 10-2 . 1 = 0,01 mol‬‬
‫ج – استنتـــاج نسبــة تقــدم التفاعــل ‪:τ‬‬
‫‪1‬‬

‫‪0 , 01‬‬
‫‪0 , 01‬‬

‫بمــــا أن ‪:‬‬

‫‪‬‬

‫‪xf‬‬
‫‪x max‬‬

‫‪τ = 1 = 100%‬‬

‫فـــإن ‪ :‬التفــاعل تــام ‪ ،‬ومنــه الحمض قــوي ‪.‬‬

‫‪ ‬‬


Slide 18

‫‪ – 2‬مثــال ‪ :‬حمــض ضعيــــف ‪:CH3COOH‬‬
‫نسـكــب في ‪ 1 L‬من المــاء المقطــر حجمـا ا اً مــن‬
‫حمـض اإليثــانويــك ( نعتبــره مهمــالا أمـام ‪ 1‬لتـر مــن‬
‫المــاء المقطـــر) يحتــوي عـلى ‪ ( 0,1 mol‬مـــن‬
‫‪ ، ) CH3COOH‬بعــد الـــرج نقيــس ‪ pH‬المحلـول‬
‫فـنجـــد ‪. 2,9‬‬
‫أ – أنشــأ جــدول تقـدم التفـاعـل ‪.‬‬
‫ب‪ -‬أحسب ‪. xf , xmax‬‬
‫ج – اسـتنتج ‪ ،τf‬مـا هي طبيعــة الحمــض ؟‬


Slide 19

‫الحـــــل ‪:‬‬
‫أ – إنشاء الجـــدول ‪:‬‬
‫معادلـة‬
‫‪- + H O+‬‬
‫‪CH‬‬
‫‪COOH‬‬
‫‪+‬‬
‫‪H‬‬
‫‪O‬‬
‫=‬
‫‪CH‬‬
‫‪COO‬‬
‫‪3‬‬
‫‪2‬‬
‫‪3‬‬
‫‪3‬‬
‫التفاعـل‬
‫‪0‬‬

‫‪0‬‬

‫بـزيـــادة‬

‫‪n0‬‬

‫الحـــالــة‬
‫األبتـدائية‬

‫‪x‬‬

‫‪x‬‬

‫بـزيـــادة‬

‫‪n0 - x‬‬

‫الحـــالــة‬
‫اإلنتقــالية‬

‫‪xmax‬‬

‫بـزيـــادة‬

‫‪xmax‬‬

‫الحـــالــة‬
‫‪ n0- xmax‬النهــائيــة‬


Slide 20

‫ب – حســاب ‪: xf , xmax‬‬
‫عــدد موالت = ‪ 55,5‬مول (ومنه كلمة بزيادة مناسبة)‪.‬‬
‫عــدد موالت الحمض ‪ CH3COOH‬في الحالة اإلبتدائية ‪:‬‬
‫‪n0 = 0,1 mol‬‬
‫حمـض ‪ CH3COOH‬هـو المتفـاعـل المحـد ألن‬
‫عــدد مـوالته أقـل بكثيـر من العـدد الستوكيـومتـري ‪.‬‬
‫* لـو يتـفـــاعــل كليــا ا فـــإن ‪:‬‬
‫‪xmax = n0 = 0,1 mol‬‬
‫* بمــــا أن ‪:‬‬
‫‪pH = 2,9‬‬
‫‪[ H3O+] = 10-2,9 mol/L‬‬


Slide 21

‫فنصـــل إلى ‪:‬‬
‫‪xf = [H3O+] V = 10-2,9 . 1‬‬
‫‪= 0,00126 mol‬‬
‫ج – استنتـــاج نسبــة تقــدم التفاعــل ‪:τ‬‬
‫‪ 1,26 %‬‬

‫‪ 0,0126‬‬

‫‪0,00126‬‬
‫‪0,1‬‬

‫‪‬‬

‫‪xf‬‬

‫‪τ ‬‬

‫‪x max‬‬

‫المتفـــاعــل المحـــد ‪ CH3COOH‬لــم يستهـلـك كليــا ا وهــذا‬
‫يعـــني إن ‪ :‬التفــاعـــــل غيــر تــام أي أن المتفـاعـــالت‬
‫والنــواتــج متـواجـــدة في نفـــس الوقـــت ‪.‬‬


Slide 22

‫‪ ‬كـســـــر الـتفــــاعـــل ‪: Qr‬‬
‫هـو مقــدار يميــز الجمـلة الكيميـائية وهي في حـالة مـا‪.‬‬
‫قـيمتــه خــالل التفــاعــل تـدلـنـا على مدى تقــدم التفاعــل ‪.‬‬
‫مــن أجــل التفــاعـــل ذي المعــادلـــة ‪:‬‬

‫‪= cC + dD‬‬

‫‪C   D ‬‬
‫‪a‬‬
‫‪b‬‬
‫‪ A  B ‬‬

‫‪d‬‬

‫‪aA + bB‬‬

‫‪c‬‬

‫‪Qr ‬‬

‫حيـث ]‪ [D] , [C] , [B] , [A‬تمثـل التراكيـز المـولية للمتفاعـالت‬
‫والنواتـج ‪ ،‬ويكـون ‪ Qr‬عــدداا دون وحـدة إصطــالحــا ا ‪.‬‬


Slide 23

‫عنــد حســـاب ‪: Qr‬‬
‫ في البســط نستـعمـل تراكيــز النـواتــج وفـي المقـــام‬‫تــراكيــز المتفــاعـالت ‪.‬‬
‫ إصطالحـــا ا يـأخذ ‪. [H2O] = 1 :‬‬‫ إصطالحـــا ا يأخــذ تـركيـز كـل متفاعــل أو نـاتـج إذا‬‫كــان صـلبــا ا مســاويــا ا لـ ‪ .1‬مثــال ‪:‬‬
‫)‪Zn(s) + Cu2+ (aq) = Cu(s) + Zn2+(aq‬‬

‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Zn Cu ‬‬
‫‪Zn  1‬‬
‫‪‬‬
‫‪‬‬
‫‪Cu Zn  Cu  1‬‬
‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪2‬‬

‫‪Qr‬‬


Slide 24

‫ عنــد نهــاية التفــاعــل ‪ ،‬نعبــر عــن كســر التفــاعــل‬‫بــ ‪. Qrf‬‬
‫لــو نرجــع إلى مثـال السـابق للحــمض الضــعيف ‪:‬‬
‫‪CH3COOH + H2O = CH3COO- + H3O+‬‬

‫حســـاب ‪: Qrf‬‬
‫نسترجع المعلومات التي نحتاجهــا ‪:‬‬
‫‪xf = 0,00126 mol‬‬
‫‪N0 = 0,1 mol‬‬
‫‪V=1L‬‬
‫التي نعوضهــا في التراكــيز التاليــة ‪:‬‬


Slide 25

‫‪[CH3COOH] =(n0 – xf ) / V=(0,1 – 0,00126) /1=0,0987mol‬‬
‫‪[ H 2O ] = 1‬‬
‫‪[CH3COO-] = xf / V = 0,00126 /1 = 0,00126 mol‬‬
‫‪[H3O+] = xf / V = 0,00126 / 1 = 0,00126 mol‬‬
‫فـنجـــــــــد ‪:‬‬
‫‪6‬‬

‫‪ 16  10‬‬

‫‪0 , 00126  0 , 00126‬‬
‫‪0 , 0987  1‬‬

‫‪‬‬

‫‪‬‬

‫‪O‬‬
‫‪3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪‬‬

‫‪COO‬‬
‫‪3‬‬

‫‪‬‬
‫‪CH‬‬
‫‪‬‬

‫‪CH 3 COOH H 2 O ‬‬

‫‪Qr f‬‬

‫مــالحظــة ‪:‬‬
‫‪ ‬عند حالة التوازن لجملة ميكانيكية ‪ Qrf ،‬ال يتعلق بالتركيب اإلبتدائي‪.‬‬
‫‪ Qrf ‬يتعــلق إال بـدرجـة الحــرارة ‪.‬‬


Slide 26

‫‪ ‬كلما كانت قيمة ‪ Qrf‬كبيرة ‪ ،‬كانت النسبة النهائية للتقدم‬
‫عند التوازن كبيرة ‪.‬‬
‫‪τf>99%‬‬
‫مـــن أجــل ‪Qrf > 104 :‬‬
‫‪ ‬كلما كانت قيمة ‪ Qrf‬صغيرة ‪ ،‬كانت النسبة النهائية للتقدم‬
‫عند التوازن صغيرة ‪.‬‬

‫‪ ‬ثــابت التـــوازن ‪: K‬‬
‫لو يأخذ نفس الحمض الضعيف بتركيزين مختلفيـن‪،‬‬
‫سيكون له مقـداريـن مختلفيـن لـ ‪ pH‬عند التوازن‬
‫‪ ،‬ولكـن يكـون لـه نفـس ‪( Qrf‬أي يكون ثابت) ‪ .‬يعبر‬
‫عن الثابت الذي يميز هذا التفاعل بــ ‪ K :‬وهــو‬
‫‪K = Qrf‬‬
‫يساوي ‪. Qrf‬‬


Slide 27

‫‪ – 4‬استعمال ثوابت الحموضـة ‪ Ka‬و ‪ pKa‬من‬
‫أجل مقارنة الثنائيات أساس ‪ /‬حمض ‪:‬‬
‫الجداء الشـاردي للماء ‪:‬‬
‫يتعرض الماء إلى التفكك الذاتي فيعطي شوارد ‪H3O+‬‬
‫وشوارد ‪-‬‬
‫ويؤدي إلى توازن كيميائي ‪.‬‬
‫‪OH‬‬
‫ِ‬
‫يعرف الجداء الشاردي للماء بــ ‪ Ke‬حيث ‪:‬‬
‫‪Ke = [H3O+][OH-] = 10-14‬‬
‫‪pKe = - log Ke‬‬
‫أو ‪:‬‬
‫من أجل كل محلول مائي عند ‪25°C‬‬


Slide 28

‫‪ ‬ثـابت الحمــوضة ‪ Kq‬للثنائيات أساس‪/‬حمض‪:‬‬
‫هـو ثابت لـه نفــس قيمـة ثابـت التـوازن ‪ K‬وكسـر التفـاعـل‬
‫النهــائي ‪ Qrf‬في حالـة توازن جملة كيميائيـة ‪.‬‬
‫‪Ka = K = Qrf‬‬
‫للمعادلة الكيميائية التالية ‪:‬‬
‫)‪HA(aq) + H2O(l) = H3O+(aq) + A-(aq‬‬
‫لـــدينا ‪:‬‬

‫‪ A ‬‬
‫‪‬‬

‫‪f‬‬

‫‪f‬‬

‫‪‬‬

‫‪O‬‬

‫‪ HA  f‬‬

‫‪3‬‬

‫‪H‬‬

‫‪K a  K  Q rf ‬‬


Slide 29

‫مــالحـظــة ‪:‬‬
‫تمكـــن ‪ Ka‬من مقارنــة قــوة األحماض فيمـا بينـها ‪،‬‬
‫وكـذلـك قــوة األســس فيمـا بينــهـا ‪.‬‬
‫* كلمــا كان ‪ Ka‬أكبر بكثير أمام ‪ ، 1‬كان الحمــض أقــوي ‪.‬‬
‫* كلمــا كان ‪ Ka‬أصغر بكثير أمام ‪ ، 1‬كان الحمض أضعـف ‪.‬‬

‫‪ ‬ألـــ ‪ pKa‬هي كيفـية أخــرى للتعبيـر عـن الحموضــة ‪ ،‬ولها‬
‫عــالقة بــ ‪ Ka‬حيث ‪:‬‬

‫‪pKa = - log Ka‬‬


Slide 30

‫الـعــالقــة بيـــن ‪ pH‬و ‪: pKa‬‬
‫من أجل ثنائيــة أساس‪/‬حمض ‪ ،‬فــإن العالقة بين ‪ pH‬و ‪ pKa‬هي‬
‫‪:‬‬
‫‪f‬‬

‫‪‬‬

‫األساس‬

‫‪‬‬

‫‪f‬‬

‫الحمض‬

‫‪‬‬

‫‪ ‬عندما يكون ‪pH = pKa‬‬
‫‪ ‬عندما يكون ‪pH > pKa‬‬
‫‪ ‬عندما يكون ‪pH < pKa‬‬

‫‪pH  pK a  log‬‬

‫ال توجد صفــة غــالبــة ‪.‬‬
‫الصفة األساسية هي الغالبة ‪.‬‬
‫الصفة الحمضية هي الغالبة ‪.‬‬


Slide 31

‫لــو يكـــون لــــدينا إنــاء فيــه مـــزيــج مــن أحمـاض‬
‫وأســس ضعيفــة ‪ ،‬كيف نعــرف اتجـــاه التفــاعـــل ؟‬
‫العـــــرض التــــالي يعــرض كيفيـــة معالجتهـــا‬


Slide 32

Expérience de cours
( exemple de traitement )

Objectif :

Montrer que
Qr doit tendre vers K spontanément

Exemple choisi :
HCO2H + CH3CO2-

=

HCO2- + CH3CO2H


Slide 33

Spontanément ?
 Qr < K
sens spontané direct
 Qr > K
sens spontané inverse
 Qr = K
état d’équilibre atteint


Slide 34

Pourquoi ce signe = ?
Signification :

conservation de la charge et de la masse
remplace les deux flèches d’autrefois !

S’il y a une flèche :
il y a évolution ou transformation
sens 1 ( vers la droite ) : 
sens 2 ( vers la gauche ) : 


Slide 35

Qu’est-ce Qr ?

Qr 

HCO 


2 i

 CH 3CO 2 H i

HCO2 Hi  CH 3CO

i pour INITIAL

 Concentration initiale apportée en soluté




2 i


Slide 36

Qu’est-ce que K ?

K 

HCO 


2 f

 CH 3CO 2 H f

HCO2 Hf  CH 3CO

f pour FINAL
 Concentration finale ou à l’équilibre
On peut remplacer « f » par « eq »




2 f


Slide 37

Calcul de K
pour la réaction choisie
 HCO2H + CH3CO2-

=

HCO2- + CH3CO2H

 HCO2H : pKA1 = 3,8
 CH3CO2H : pKA2 = 4,8
 Donc K = 10-3,8 / 10-4,8 = 10
1ère Expérience

2ème Expérience

3ème Expérience


Slide 38

Calcul de K à partir des KA
Pour HCO2H :

K A1 

Pour CH3CO2H :
Or
K 

Donc

HCO 


2 f

K A2 

K 

K A2


2 f

 H 3O

HCO 2 H f

CH CO 
3


2 f





f

 H 3O

CH 3CO 2 H f

 CH 3CO 2 H f

HCO 2 H f
K A1

HCO 

 CH 3CO 2 f






f


Slide 39

Expérience 1
10 mL de HCO2H
10 mL de HCO2Na
10 mL de CH3CO2H
10 mL de CH3CO2Na
Concentrations de 0,1 mol/L


Slide 40

Calcul de Qr1
Initialement, on a
[CH3CO2H]i = [CH3CO2-]i = 0,1 ( 10/40 ) mol/L
[HCO2H]i = [HCO2-]i = 0,1 ( 10/40 ) mol/L
donc Qr1 = 1

Revoir les hypothèses

Rappel : K = 10

DONC

Qr1 < K


Slide 41

Aurait-on
HCO2H + CH3CO2-  HCO2- + CH3CO2H
Il faut donc connaître
l’état final du mélange :

?


Slide 42

Exploitation de la mesure du pH1
• Si

KA 

Bf

 H 3O

A f





f

alors pH = pKA + log ( B / A )
• [HCO2-]f / [HCO2H]f = 10-3,8 / 10-4,1 = 2
• [CH3CO2-]f / [CH3CO2H]f = 10-4,8 / 10-4,1 =
0,2
[HCO2-]f = 2 [HCO2H]f
[CH3CO2H]f = 5 [CH3CO2-]f


Slide 43

En résumé ( cas 1 ) :
[HCO2-]f / [HCO2H]f = 2

au lieu de 1 initialement

[CH3CO2H]f / [CH3CO2-]f = 5
 HCO2H + CH3CO2-


i:

=

au lieu de 1 initialement

HCO2- + CH3CO2H

Donc la réaction a lieu dans le sens 1
vers la formation de CH3CO2H et HCO2-

HCO2H + CH3CO2-  HCO2- + CH3CO2H
10mL
10 mL
10 mL
10
mL
Autre expérience
Résolution sans calcul


Slide 44

Diagrammes de prédominance cas 1
Dans les mélanges initiaux, on
a CO H] = [CH CO -] donc pH = 4,8
[CH
3

2

i

[HCO2H]i =

3
[HCO2-]i

2 i

donc pH = 3,8

Dans le mélange final, on a mesuré pH = 4,1
[CH3CO2-] 
4,8

CH3CO2-

CH3CO2H
4,1

HCO2H

HCO2-

3,8
[HCO2H]

HCO2H + CH3CO2-  HCO2- + CH3CO2H
Autre expérience

avec Qr1 < K

pH


Slide 45

Expérience 2
2 mL de HCO2H
10 mL de HCO2Na
20 mL de CH3CO2H
2 mL de CH3CO2Na
Concentrations de 0,1 mol/L


Slide 46

Calcul de Qr2
• Initialement, on a
[CH3CO2H]i = 0,1 ( 20/34 ) mol/L
[CH3CO2-]i = 0,1 ( 2/34 ) mol/L
[HCO2H]i = 0,1 ( 2/34 ) mol/L
[HCO2-]i = 0,1 ( 10/34 ) mol/L

donc Qr2 = 50
Rappel : K = 10

Revoir les hypothèses

DONC

Qr2 > K


Slide 47

Aurait-on
HCO2H + CH3CO2-  HCO2- + CH3CO2H
Il faut donc connaître
l’état final du mélange :

?


Slide 48

Exploitation de la mesure du pH2
• Si

KA

Bf  H 3O  f

A f

alors pH = pKA + log ( B / A )
• [HCO2-]f / [HCO2H]f = 10-3,8 / 10-3,9 = 1,25
• [CH3CO2-]f / [CH3CO2H]f = 10-4,8 / 10-3,9 =
0,125
[HCO2-]f = 1,25 [HCO2H]f
[CH3CO2H]f = 8 [CH3CO2-]f


Slide 49

En résumé ( cas 2 ) :
[HCO2-]f / [HCO2H]f = 1,25

au lieu de 5 initialement

[CH3CO2H]f / [CH3CO2-]f = 8
 HCO2H + CH3CO2-


i:

=

au lieu de 10 initialement

HCO2- + CH3CO2H

Donc la réaction a lieu dans le sens 2
vers la formation de HCO2H et CH3CO2HCO2H + CH3CO2-  HCO2- + CH3CO2H
2 mL
2 mL
10 mL
20 mL

Autre expérience

Résolution sans calcul


Slide 50

Diagrammes de prédominance cas 2
Dans les mélanges initiaux, on
a

Pour CH3CO2Hi on calcule pH = pKA2 + log B/A = 3,8
Pour HCO2Hi on calcule pH = pKA1 + log B/A = 4,5

Dans le mélange final, on a mesuré pH = 3,9
[CH3CO2H] 
3,8

4,8

CH3CO2-

CH3CO2H
3,9

HCO2-

HCO2H
3,8

4,5

[HCO2-]

HCO2H + CH3CO2-  HCO2- + CH3CO2H
Autre expérience

avec Qr2 > K

pH


Slide 51

Expérience 3
2 mL de HCO2H
10 mL de HCO2Na
20 mL de CH3CO2H
10 mL de CH3CO2Na
Concentrations de 0,1 mol/L


Slide 52

Calcul de Qr3
• Initialement, on a
[CH3CO2H]i = 0,1 ( 20/42 ) mol/L
[CH3CO2-]i = 0,1 ( 10/42 ) mol/L
[HCO2H]i = 0,1 ( 2/42 ) mol/L
[HCO2-]i = 0,1 ( 10/42 ) mol/L
donc Qr3 = 10
Rappel : K = 10

Revoir les hypothèses

DONC

Qr3 = K


Slide 53

Aurait-on
HCO2H + CH3CO2-

=

HCO2- + CH3CO2H ?

Il faut donc connaître
l’état final du mélange :


Slide 54

Exploitation de la mesure du pH3
• Si

KA 

Bf

 H 3O

A f





f

alors pH = pKA + log ( B / A )
• [HCO2-]f / [HCO2H]f = 10-3,8 / 10-4,5 = 5
• [CH3CO2-]f / [CH3CO2H]f = 10-4,8 / 10-4,5 = 0,5

[HCO2-]f = 5 [HCO2H]f
[CH3CO2H]f = 2 [CH3CO2-]f


Slide 55

En résumé ( cas 3 ) :
[HCO2-]f / [HCO2H]f = 5

au lieu de … 5 initialement

[CH3CO2H]f / [CH3CO2-]f = 2

au lieu de … 2 initialement

 HCO2H + CH3CO2-

=

HCO2- + CH3CO2H

Donc la réaction n’a pas évolué depuis
son état initial
• HCO2H + CH3CO2i : 2 mL
10 mL
Autre expérience

=

HCO2- + CH3CO2H
10 mL
20 mL
Résolution sans calcul


Slide 56

Diagrammes de prédominance cas 3
Dans les mélanges initiaux, on
a CH CO H on calcule pH = pK
Pour

+ log B/A = 4,5
Pour HCO2Hi on calcule pH = pKA1 + log B/A = 4,5
3

2

i

A2

Dans le mélange final, on a mesuré pH = 4,5
4,5

4,8

CH3CO2-

CH3CO2H
4,5

HCO2-

HCO2H
3,8

HCO2H + CH3CO2Résumé

=

4,5

HCO2- + CH3CO2H

avec Qr3=K

pH


Slide 57

‫‪ – 5‬استعمال منحنى المعايـرة )‪ pH = f(V‬من‬
‫أجـل تعييـن التركيـز المولي لمحلـول معايـر ‪:‬‬
‫نــــرى ملخص هذا الجـــزء بالمحـــاكــاة ‪:‬‬
‫* تـــعـديــل حمــض قــوي بأســـاس قــوي ‪.‬‬
‫* انجـاز تجـربة تعديـل حمـض بأسـاس وإنشــاء التمثيــل‬
‫البيــاني لــ )‪.pH = f(V‬‬
‫* معــايــرة مع مالحظة حركية الجزيئــات ‪.‬‬
‫* تعيــيــن نقطة التكــافــؤ ‪.‬‬


Slide 58

Détermination du point
d’équivalence d ’un titrage


Slide 59

Méthode des tangentes


Slide 60

Titrage acido-basique
14,00

12,00

10,00

pH

8,00

E

pHE
6,00

4,00

2,00

0,00
0

5

10

15
Vb (m L)

20

25

30


Slide 61

Méthode de
l ’extremum de la
dérivée


Slide 62

pH=f(Vb)

Titrage acido-basique

pH'=g(Vb)

16,00
14,00
12,00

pH

10,00
8,00

pHE

E

6,00
4,00
2,00
0,00
0

5

10

15
Vb (m L)

20

25

30


Slide 63