REVIZ.fr – Dosage d'un acide faible

Niveau : terminale
Matière : chimie (acide / base)

Dans un bécher, on mélange des ions HO (issus de la soude NaOH), de l’acide éthanoïque CH3COOH et de l’eau H2O. Les couples présents sont ceux de l’eau et celui de l’acide éthanoïque.

Pour prévoir la réaction, on utilise l’échelle des pKA (les espèces présentes dans la solution sont notées en rouge).

Couple H2O / HO       pKA = 14

couple H3O+ / H2O       pKA = 0
couple CH3COOH / CH3COO       pKA = 4,8

La base la plus forte réagit avec l’acide le plus fort :

HO + CH3COOH CH3COO + H2O

Sens de la réaction

Sachant que l’on ne fait pas apparaître l’eau dans le calcul de K lorqu’elle fait partie des produits (car il est impossible de différencier la faible quantité d’eau produite par la réaction de celle qui a servi à préparer les solutions), on a :

Donc, K = 1014 – 4,8 = 109,2

K >> 1 donc la réaction peut être considérée comme totale.

C’est cette réaction qui a lieu majoritairement dans la solution : c’est la réaction prépondérante .

Si on mesure l’évolution du pH à l’aide d’un pH-mètre, on obtient la courbe ci-dessous.

On distingue 4 zones :

  1. un petit saut de pH
  2. accroissement faible et quasi linéaire
  3. grand saut de pH (mais moins important que pour acide fort / base forte)
  4. le pH augmente peu

Equivalence E

C’est le point d’inflexion du grand saut de pH (zone « 3 »).
Alors que pour le dosage acide fort / base forte le pH était de 7, cette fois, le pH est supérieur à 7 . On a une solution de base faible.

Demi-équivalence K

C’est le point d’inflexion de la zone « 2 », lorsque le pH croît presque linéairement.

vK =

C’est le moment où la moitié des molécules d’acide HA ont réagi avec la soude pour donner la base conjuguée A correspondante. On a donc [ HA ] = [ A ]. La zone « 2 » (où le pH varie peu) est appelée solution tampon.

Une solution tampon est une solution dont le pH varie peu lors de l’ajout modéré de base, d’acide ou d’eau.

Influence de la concentration

Lorsque l’on modifie les concentrations des solutions d’acide ou de base, les courbes de pH obtenues ont la même allure.

Le pH de la demi-équivalence est toujours égal au pKA et le pH à l’équivalence est supérieur à 7.

La modification de concentration influe sur :

  • le pH de départ : le pH initial est plus faible si la solution d’acide est plus concentrée.
  • le saut de pH à l’équivalence : il est plus fort si la concentration est plus élevée

Plus la solution est diluée, plus le pH de l’équivalence se rapproche de 7.

Influence de la force de l’acide faible

Plus le pKA d’un couple est faible, plus l’acide de ce couple est fort et plus le pH initial de la solution est faible.
Ainsi, le saut de pH à l’équivalence est plus important si l’acide possède un pKA faible.

Influence de l’ajout d’eau

Pour mieux immerger la sonde du pH-mètre, on est parfois obligé d’ajouter un peu d’eau dans le bécher. Cela revient à utiliser des solutions moins concentrées. Comme nous l’avons vu ci-dessus dans le paragraphe sur l’influence de la concentration, ajouter de l’eau provoque :

  • une hausse du pH initial car l’acide est plus dilué
  • un saut de pH moins important à l’équivalence

Attention : plus on ajoute d’eau, plus il est difficile de déterminer précisément l’équivalence.

L’analyse d’une courbe de pH permet de savoir si on a dosé un acide faible ou un acide fort. Dans l’exemple ci-dessous, les deux solutions d’acide testées ont la même concentration :

Nous remarquons quelques différences significatives entre les 2 courbes.

Le pH initial

  • acide fort : pH(0) = – log Ca
  • acide faible : pH(0) > – log Ca

Le pH à l’équivalence

  • acide fort : pH(E) = 7
  • acide faible : pH(E) > 7

La forme de la courbe

  • acide fort : un seul point d’inflexion (à l’équivalence)
  • acide faible : 2 points d’inflexion (à l’équivalence et à la demi-équivalence)

Saut de pH initial

La courbe de l’acide faible présente un léger saut de pH au début.

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