Acides-bases

Calculez le pH d'une solution α de 75 mL dans laquelle on dissout 1,06 grammes de NH₂NH₂.
Données : pKa (NH₂NH₃⁺/NH₂NH₂) = 7,98, et M_NH2NH2 = 33 g.mol^-1.

Calculez le pH d'une solution β de 40 mL dans laquelle on dissout 1,53×10^-2 moles de NH₄⁺.
Données : pKa (NH₄⁺/NH₃) = 9,25.

Calculez le pH de la solution γ résultant du mélange des solutions α et β.

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Correction :

Solution α :

NH₂NH₂ a un pKa compris entre 0 et 14 exclus et est capable de capter un proton grâce à un doublet non liant sur l'azote, c'est donc une base faible. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de NH₂NH₂ présente a été donnée en grammes, donc pour trouver la concentration on procède comme suit, en pensant bien à prendre le volume en litres :

Ainsi avec C = 4,28×10^-1 mol.L^-1 nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle contient une base faible le pH se calcule comme suit :

pH_α = 10.8

Solution β :

NH₄⁺ a un pKa compris entre 0 et 14 exclus et est capable de céder un proton, c'est donc un acide faible. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de NH₄⁺ présente a été donnée en moles, donc pour trouver la concentration on procède comme suit, en pensant bien à prendre le volume en litres :

Ainsi avec C = 3,82×10^-1 mol.L^-1 nous pouvons calculer le pH de la solution. Étant donné qu'elle contient un acide faible le pH se calcule comme suit :

pH_β = 4.8

Solution γ :

Nous avons ici le mélange d'une base faible et d'un acide faible, ce qui veut dire qu'aucune réaction ne se produit. L'acide est trop faible pour céder un proton et la base est trop faible pour forcer l'acide à le faire, donc les deux espèces restent en tête à tête sans rien faire et la réaction n'avance pas.

Nous allons tout d'abord calculer les nouvelles concentrations des espèces dans le mélange :

Avec ces valeurs nous pouvons enfin calculer le pH de la solution, qu'on trouve avec la formule utilisée pour les sels d'acide faible et de base faible ou les acides aminés :

pH_γ = 8.6