pKa

[Elo-botomie]

Bonsoir, j’ai besoin d’aide !! 
 

Je suis un peu perdue entre ces histoires de pH et de pKa… en fait c’est carrément pas clair dans ma tête et je n’arrive pas à comprendre le mécanisme. Mais le pire c’est que je n’arrive pas très bien non plus à expliquer ce qui cloche.. mais ça cloche ! 
 

je vais essayer de formuler les questions sur lesquelles je bute :

 

Le pKa détermine quoi finalement ? Et comment je dois interpréter son résultat ?

 

et aussi : quand un acide se dissocie ça fait une base + un proton. Mais il me semble avoir compris que H+ était un acide. Donc finalement quand mon acide se dissocie pour contrer un excédent d’acidité, il produit également un acide donc on se retrouve avec autant d’acide ?? A moins qu’à l’ajout d’un acide ça soit la base qui «  fusionne avec » mais donc dans ce cas là, ma base devient un acide conjugué donc la solution s’acidifie aussi?… 

 

le pKa du tampon bicarbonate = 6,1. Mais donc ça veut dire quoi ?

 

Bref je n’arrive pas a comprendre le mécanisme… 

[eliiise]

Coucouu

alors retiens que le pKa va te permettre de savoir sous quelle forme majoritaire (acide ou basique) va être ta molécule à un pH précis.

Pour l’interpréter, tu peux te faire un diagramme comme ci-dessous

Tu vois donc que si pH < pKa acide prédomine alors que si pH > pKa la base prédomine. 

Sinon, pour la reaction, tu fais toujours réagir une base 1 avec un acide 2.

Ils donneront chacun respectivement un acide conjugue 1 et une base conjuguée 2.

Mais en soit chaque couple acide/base aura un pKa qui lui sera propre. Et c’est ça qui va determiner le pH d’une solution (pas seulement le nombre de molecules acide ou basique mais également le type de ces molecules).

Ce n’est peut être pas extrêmement clair mais ne t’inquiète pas; ce que tu dois retenir et savoir refaire c’est vraiment ce diagramme (la photo plus haut).

 

Dans les énoncés, en général, on va te demander de te concentrer sur un couple et on te posera des questions dessus (typiquement quel forme est majoritaire).

 

Prenons l’exemple du bicarbonate:

pKa = 6,1

Tu sais que ta solution a un pH de 4 par exemple (ce sera soit une donnée de l’énoncé soit tu l’auras trouvé en faisant des calculs pour les items précédents).

Tu peux grace a ton diagramme affirmer que c’est la forme acide du bicarbonate qui va être présente en majorité. 

Petit rappel: ce qui determine le pH d’une solution c’est le nombre d’ions oxonium (H3O+)

 

Honnêtement ne te prends pas la tête sur ces concepts théoriques. Ce n’est pas tres grave si tu ne sais pas concrètement ce qu’est le pH ou le pKa, il faut surtout que tu saches les utiliser et les mettre en application. Je te conseille vivement de faire pleins d’exercices et surtout n’hésites pas à poser tes questions sur le forum si tu as des difficultés face a un exercice.

Voilà j’espère que ça t’auras aidé.

Bonne soirée

[YannickCouNiTat]

Bonsoir @Elo-botomie ! Alors, je vais essayer d'éclaircir les points qui te posent problème :)

 

Tout d'abord, qu'est ce que c'est le pKa ? C'est vrai que, aux premiers abords, c'est assez abstrait. En faites, c'est le potentiel de la constante d'acidité de ton couple acide/base à l'équilibre (Ka), qui se calcule d'après la formule : pKa = -log(Ka)... ce qui est bien beau, mais ça ne nous clarifie pas vraiment la chose !

 

En faites, pour comprendre Ka, et donc pKa par extension, il faut saisir ce à quoi correspond une constante d'équilibre : lorsque tu vas faire co-exister deux réactifs entre eux (A^- et B⁺ par exemple), ceux-ci vont spontanément se transformer et former un produit (AB dans ce cas là), jusqu'à que la réaction "s'arrête". Cependant, la réaction ne s'arrête jamais à proprement parler, car lorsque tu vas avoir ton produit formé, celui-ci peut également se re-transformer en tes réactifs, ce qui va faire qu'on n'a jamais un arrêt net des conversions au sein de ton mélange réactionnel, mais simplement l'atteinte d'un équilibre, où les réactions A^- + B⁺ → AB et AB → A^- + B⁺ s'annulent mutuellement. Pour classifier chaque types d'équilibres qui peuvent exister pour l'ensemble des réactions que l'on connait (car certains réactifs vont avoir tendance à beaucoup plus réagir  que leurs produits), on va établir des constantes d'équilibre K, se calculant d'après la formule : K = produits des concentration des produits à l'équilibre / produits des concentrations des réactifs à l'équilibre (donc dans notre cas, K = [AB]_eq / [A^-]_eq*[B⁺]_eq).

 

Pour en revenir à Ka, c'est simplement le K qu'on associe à la réaction entre la base conjuguée et l'acide conjuguée d'un même couple : en effet, en partant de la réaction AH = A^- + H⁺, on a Ka = [A^-]_eq*[H⁺]_eq / [AH]_eq.

 

Qu'est ce qu'on peut déterminer à partir de Ka (et donc de pKa) ? Simplement la force qui va être associée à un acide, c'est à dire sa capacité à se dissocier en solution (en d'autres termes, d'avoir une réaction qui s'effectue principalement dans le sens AH → A^- + H⁺) : comme tu peux le voir, plus on va avoir une prépondérance des produits à l'équilibre de notre réactions (donc plus notre acide est fort), plus notre Ka va être important et donc moins notre pKa sera important (car pKa = -log(Ka) on rappelle). Ainsi, si tu observes un pKa faible sur un couple acide/base, c'est que l'on considère que l'on a affaire à un acide fort. Ce qui faut retenir pour les QCMs, c'est que si pKa ≤ 0, on a un acide qui se dissocie facilement en solution et donc on a un acide fort.

 

Par exemple, le tampon bicarbonate a, comme tu l'as dit, un pKa égal à 6,1, ce qu'il signifie que l'on retrouve à l'équilibre des concentrations d'acides et de bases faibles, donc des espèces chimiques qui ne sont pas complètement dissociées, ce qui va leur permettre de réagir avec des acides plus forts afin de "canaliser" leur potentiel acide ou basique, et de ne pas les laisser simplement capturer/relâcher des H+ dans notre sang, ce qui aurait tendance à faire varier énormément son pH.

 

Enfin, pour expliquer ta dernière problématique (qui est absolument raisonnable, les notions d'acidité et d'alcalinité ne sont pas évidentes à saisir), je vais te présenter un exemple, en espérant que ça t'éclaire : dans le cadre d'un ajout d'un acide fort (HCl par exemple) dans une solution contenant un tampon (disons le tampon bicarbonate H₂CO₃/HCO₃^-), on va d'abord observer une dissociation complète de l'acide, ce qui aura comme conséquence la libération de H+ en solution. Ce H+ va venir réagir avec la base conjuguée de notre couple HCO₃^-, ce qui va avoir comme conséquence de la transformer pour devenir l'acide conjugué du couple H₂CO₃. En gros, on va observer HCl → H⁺ + Cl^-, puis HCO₃^- + H⁺ → H₂CO₃. Ainsi, de façon concrète, tu vas observer au niveau de ta solution une variation de ton pH comme suit :

 

pH = pKa + log( [A^-] / [AH] ) = pKa + log(n(A^-) / n(AH)). Or, comme tu l'as compris, n(A^-) = n(HCO₃^-) - n(H⁺) car les H+ vont réagir avec la base conjuguée, et n(AH) = n(H₂CO₃) + n(H⁺), car les H+ ont réagi avec ta base conjuguée, ce qui l'a transformé en acide conjugué.

 

Alors, on aura finalement pH = pKa + log( (n(HCO₃^-) - n(H⁺)) / (n(H₂CO₃) + n(H⁺)) ).

 

Vis à vis du pH/pKa, de la notion d'acides/bases, fortes/faibles, c'est vraiment ça qu'on va vous demander de comprendre et qu'on vous demandera en QCMs. Je me doute que ça fait beaucoup de choses à comprendre, donc je t'invite à reprendre un à un les points que j'ai mentionné, à revenir sur le cours si nécessaire et surtout à faire et refaire des QCMs pour bien comprendre la méthologie de réponses aux exercices de pH, qui demandent presque toujours l'exact même raisonnement (je t'invite à jeter un coup d'oeil sur la librairie aux formations de Biophysique des années dernières, qui traitent exactement de ça).

 

J'espère avoir été clair, et n'hésite surtout pas si tu as plus de questions :)

[Elo-botomie]

Alors merci beaucoup @eliiise et @YannickQueNiTat !!

 

C’est beaucoup plus clair pour moi

 

Je pense qu’il faut pas tant se prendre la tête et essayer de faire les qcm surtout.