Acides-bases

Calculez le pH d'une solution α de 55 mL dans laquelle on dissout 3,50×10^-3 moles de NH₂NH₂.
Données : pKa (NH₂NH₃⁺/NH₂NH₂) = 7,98.

Calculez le pH d'une solution β de 100 mL dans laquelle on dissout 1,52×10^-2 moles de NH₃OH⁺.
Données : pKa (NH₃OH⁺/NH₂OH) = 5,95.

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 la base du couple NH₂NH₃⁺/NH₂NH₂ étant donné que ça en est le deuxième terme, 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 moles, donc pour trouver la concentration on procède comme suit, en pensant bien à prendre le volume en litres :

Ainsi avec C = 6,36×10^-2 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 = 10.4

Solution β :

NH₃OH⁺ a un pKa compris entre 0 et 14 exclus et est l'acide du couple NH₃OH⁺/NH₂OH étant donné que ça en est le premier terme, c'est donc un acide faible. Nous allons commencer par calculer la concentration de l'espèce considérée dans la solution. La quantité de NH₃OH⁺ 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 = 1,52×10^-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 = 3.4

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 = 7.0